熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)選型工作測(cè)量原理
流量傳感器上有一個(gè)流量探頭和一個(gè)溫度探頭，分別用來(lái)測(cè)量氣體的質(zhì)量流量與溫度。其探頭示意圖如圖 2-1 所示。
圖 2-1 熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的探頭示意圖
本文所研制的浸入式熱式氣體流量計(jì)是利用熱消散效應(yīng)的金氏定律（King’s Law），電路提供給流量探頭的電功率等于管道內(nèi)氣體對(duì)流所帶走的熱量，其表達(dá)式為： 
若保持通過(guò)探頭的電流 I0不變，則可根據(jù)溫差 T0-T1的大小，得到質(zhì)量流量 qm，基于此原理的流量計(jì)為恒功率式熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)。
若保持溫差 T0-T1不變，則可根據(jù)流經(jīng)流量探頭的電流 I0的大小，測(cè)量出質(zhì)量流量，基于此原理的流量計(jì)稱(chēng)為恒溫差式熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)。 若保持流量探頭表面的溫度 T0不變，則根據(jù)流經(jīng)探頭的電流 I0的大小，測(cè)量出質(zhì)量流量，基于此原理的流量計(jì)稱(chēng)為恒溫型熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)。由于氣體本身的溫度對(duì)流量也會(huì)產(chǎn)生影響，需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 恒溫差式熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)和恒溫型熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)響應(yīng)速度快，精度高，應(yīng)用廣泛。本課題對(duì)恒溫差式熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)和恒溫型熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)分別進(jìn)行研究。
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的功能：
(1) 流量傳感器探頭產(chǎn)生兩路信號(hào)，流量轉(zhuǎn)換器通過(guò)對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行調(diào)理變換，再利用單片機(jī)對(duì)這信號(hào)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；
(2) 通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度、實(shí)時(shí)流量和累計(jì)流量的運(yùn)算與數(shù)據(jù)傳輸；
(3) 根據(jù)所得到的實(shí)時(shí)流量，在設(shè)定的滿量程范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)輸出 4~20m A 電流，實(shí)現(xiàn)流量的工業(yè)控制；
(4) 具有 RS-485 通訊接口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，根據(jù)實(shí)際工況條件，通過(guò)計(jì)算機(jī)直接設(shè)定和讀取流量計(jì)需要的流量參數(shù)。恒溫差式熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的流量參數(shù)為氣體管道直徑、被測(cè)氣體的流速零點(diǎn)、***小流速、介質(zhì)系數(shù)和流量滿程、儀器地址和液晶顯示方式共 7 項(xiàng)，恒溫型熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的流量參數(shù)為被測(cè)氣體的風(fēng)溫滿程、風(fēng)溫零點(diǎn)、流速零點(diǎn)、***小流速和介質(zhì)系數(shù)，氣體管道直徑，流量計(jì)的探頭系數(shù)和儀器地址、被測(cè)氣體的流量滿程共 9 項(xiàng)。其功能和計(jì)算表達(dá)式如表 2-1所示。 
表 2-1 流量計(jì)的流量參數(shù)功能表
如圖 2-2 所示為恒溫差式熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)和恒溫型熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的總體技術(shù)規(guī)劃圖。整個(gè)流量計(jì)系統(tǒng)由流量傳感器和流量轉(zhuǎn)換器組成，流量傳感器包括流量探頭和溫度探頭，流量轉(zhuǎn)換器由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。 
圖 2-2 流量計(jì)系統(tǒng)的總體技術(shù)規(guī)劃圖
該恒溫差式和恒溫型熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)如下：
(1) 測(cè)量介質(zhì)：非腐蝕性氣體；
(2) 適用管道直徑：φ50~φ2000mm；
(3) 測(cè)量流速范圍：0~50m/s；
(4) 環(huán)境溫度：-40~70℃；
(5) 介質(zhì)溫度：-40~70℃；
(6) 保存溫度：-40~70℃；
(7) 工作濕度：0~90% RH；
(8) 輸出信號(hào)：4~20m A，負(fù)載阻抗<250Ω；
(9) 通訊接口：RS-485 通訊接口；
(10) 供電電壓：24VDC；
(11) 測(cè)量量程可設(shè)定。
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的硬件系統(tǒng)：
本文所設(shè)計(jì)的流量計(jì)由流量傳感器和流量轉(zhuǎn)換器組成。根據(jù)流量計(jì)所選用測(cè)量探頭的特點(diǎn)和理論推導(dǎo)，設(shè)計(jì)流量信號(hào)和溫度信號(hào)的調(diào)理電路，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和總結(jié)兩種流量計(jì)的測(cè)量方法的可行性和可靠性。
兩流量計(jì)的硬件系統(tǒng)主要包括對(duì)流量探頭和溫度探頭的信號(hào)調(diào)理 A/D 采樣電路、基于單片機(jī)的外圍電路、RS-485 通訊接口電路和電源電路。A/D 采樣電路主要是對(duì)流量傳感器輸出的溫度信號(hào)和流量信號(hào)進(jìn)行調(diào)理轉(zhuǎn)換?；趩纹瑱C(jī)的外圍電路主要設(shè)計(jì)單片機(jī)與外圍器件時(shí)間的接口電路設(shè)計(jì)，我們選用了 C8051F410 單片機(jī)，其自帶了 12 位的 ADC 和 12 位的 DAC。通訊模塊是利用 C8051F410 自帶 UART 串口通信模塊通過(guò) RS-485 接口直接與上位機(jī)進(jìn)行通訊，通過(guò)制定合理的通信協(xié)議，上位機(jī)可以直接對(duì)流量計(jì)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，并直接在上位機(jī)上顯示實(shí)時(shí)流量、實(shí)時(shí)流速、實(shí)時(shí)溫度和累計(jì)流量值。
對(duì)于恒溫差式熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)，其流量探頭和溫度探頭分別采用鉑電阻Pt20 和 Pt1000 作為測(cè)量元件，設(shè)計(jì)電路使鉑電阻 Pt20 比 Pt1000 恒定高出 100℃，根據(jù)探頭特點(diǎn)，設(shè)計(jì)流量測(cè)量電路的采樣電路、4~20m A 電流的輸出電路和串行通訊RS-485 接口、微控制器的調(diào)試下載接口和液晶顯示接口電路。
對(duì)于恒溫型熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)，其流量傳感器采用 CMOS 工藝制作半導(dǎo)體熱探頭，使其表面恒定在 105℃，采用 AD590 傳感器作為溫度探頭，然后根據(jù)探頭的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了氣體流量測(cè)量電路的采樣電路、4~20m A 電流的輸出電路和串行通訊RS-485 接口、微控制器的調(diào)試下載接口。該流量計(jì)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、耐沖擊、耐腐蝕、穩(wěn)定性好。
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的軟件系統(tǒng)：
圖 3-1 流量傳感器測(cè)量電路圖
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)價(jià)格：
| 價(jià)格 |
¥ 180.00 ~10000.00
|
| 起批量 | ≥1 臺(tái) |
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)規(guī)格型號(hào)：
| 加工定制 | 是 | 品牌 | HY/華云 | 型號(hào) | GMF2000 |
| 類(lèi)型 | 質(zhì)量流量計(jì) | 測(cè)量范圍 | 0.03~282000N（m3/h） | 精度等級(jí) | 1.0 |
| 公稱(chēng)通徑 | DN10,15,20,32,40,50,65,80,100,125,150,200,250,300（mm） | 適用介質(zhì) | 空氣,壓縮空氣,氧氣、氮?dú)?、氫氣、氯氣及多組分氣體,天然氣，液化氣，火炬氣 | 工作壓力 | 4.0（MPa） |
| 工作溫度 | -40~+220（℃） | 規(guī)格 | DN10mm(管道式法蘭),DN15mm(管道式法蘭),DN20mm(管道式法蘭),DN25mm(管道式法蘭),DN32mm(管道式法蘭),DN40mm(管道式法蘭),DN50mm(管道式法蘭),DN65mm(管道式法蘭),DN80mm(管道式法蘭),DN100mm(管道式法蘭),DN125mm(管道式法蘭),DN150mm(管道式法蘭),DN200mm(管道式法蘭),DN250mm(管道式法蘭),DN300mm(管道式法蘭),DN65mm(球閥插入式),DN80mm(球閥插入式),DN100mm(球閥插入式),DN125mm(球閥插入式),DN150mm(球閥插入式),DN200mm(球閥插入式),DN250mm(球閥插入式),DN300mm(球閥插入式),DN350mm(球閥插入式),DN400mm(球閥插入式),DN450mm(球閥插入式),DN500mm(球閥插入式),DN600mm(球閥插入式),DN700mm(球閥插入式),DN800mm(球閥插入式),DN900mm(球閥插入式),DN1000mm(球閥插入式),超過(guò)1000mm每增加100mm加價(jià),防爆型加價(jià),帶RS485通訊加價(jià),帶HART協(xié)議加價(jià),其他要求咨詢(xún)客服 |
一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介
GMF2000熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)根據(jù)熱效應(yīng)的金氏定律,加熱功率P、溫度差△T(TRH-TRMG)與質(zhì)量流量Q有確定的數(shù)學(xué)關(guān)系式。P/△T=K1+K2 f(Q)K3 K1、K2、K3是與氣體物理性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。
GMF2000熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)獨(dú)特的溫度差測(cè)量方式克服了采用恒溫差原理的熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量煤氣流量時(shí)因煤氣中含水、油和雜質(zhì)而造成的很大的零點(diǎn)漂移，導(dǎo)致無(wú)法測(cè)量的弊端。
GMF2000熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)也可以用于測(cè)量濕氣體的質(zhì)量流量，如礦井下瓦斯抽放、送風(fēng)，排風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)量（速）的實(shí)時(shí)檢測(cè)。
二、產(chǎn)品特點(diǎn)
1、真正的質(zhì)量流量計(jì)，對(duì)氣體流量測(cè)量無(wú)需溫度和壓力補(bǔ)償，測(cè)量方便、準(zhǔn)確?？傻玫綒怏w的質(zhì)量流量或者標(biāo)準(zhǔn)體積流量。
2、寬量程比，可測(cè)量流速高至100Nm/s底至0.5Nm/s的氣體，可以用于氣體檢漏。
3、抗震性能好使用壽命長(zhǎng)。傳感器無(wú)活動(dòng)部件和壓力傳感部件，不受震動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響。
4、安裝維修簡(jiǎn)便。在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下，可以實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)安裝和維護(hù)。（需要特殊定制）
5、數(shù)字化設(shè)計(jì)。整體數(shù)字化電路測(cè)量，測(cè)量準(zhǔn)確、維修方便。
6、采用RS-485通訊，或HART通訊，可以實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化、集成化。
7、AC220V、DC24V雙供電
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