德国VSEVS4流量计资料
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发布日期: 2022-05-09 20:23
德国VSEVS4流量计资料同时我们还经营: 评定涡街流量计性能指标主要有4个参数:K系数、量程比、重复性和准确度等级。其中,K系数是指一个测量周期内,流量计输出的脉冲数与流过流量计的相应流体总体积之比,每台流量计都.有一个对应的平均K系数,一般都是通过实流标定得出的;量程比是指流量计可测最大流量值与最小流量值的比值;重复性是指在相同测量条件下,重复测量同一个被测量,测量仪器提供相近示值的能力;准确度等级是指符合一定的计量要求,使误差保持在规定极限以内的测量仪器的等别或级别。 根据上述测试性能指标,对该方案研制的DN25mm、DN32mm和DN50mm共3种口径的样机一批共10台进行测试,10台样机启停质量法水流量标准装置上全部通过0.5级合格检定,特别是重复性指标,全部优于0.1%。其中一台DN25mm口径样机的标定结果见表1,其量程比达15:I,最小流速测到0.28m/s,量程范围明显高于同口径的各种容积式流量计,准确度等级高于涡街流量计等其他普通速度式流量计。 2014年,国内某核电站定制了一台DN25mm口径涡街流量计,用于计量含结晶和颗粒物的核废液,经用户现场标定其准确度等级达到0.4;另一化工企业用户的一台DN25mm口径涡街流量计,用于计量150℃下的甲基邻苯二铵有机液流量,介质粘度150mPa.s,用户现场实.流标定其准确度等级达到0.5级。涡街流量计是依据流体力学振动现象中振动频率与流速的对应关系工作。它对管道流速分布畸变、流动脉动及旋转流十分敏感,同时由于其感.测元件为压电晶体,各种机械振动对输出信号干扰较大,仅表抗振性差。因此现场安装条件要求较高。 为了达到测量精度,涡街流量计必须保证一定的前后直管段,并尽量避免在靠近调节阀、半开阀和.截止阀后安装流量计;测压点和测温点应分别在下游侧距流量计中心线3.5D~5.5D和6D-8D;。 涡街流量计的表体安装不良,如接管偏大、偏小、偏移有台阶)或垫片突入管道都会引起测量误差。配管内径一般应等于或略大于流量计的内径。如配管的实际内径略小于流量计的内径5%以内),虽不会影响仅表的固有K系数,但因流通面积突变引起表观流速变化而产生附加测量误差,这可以通过修正K系数来补偿。修正后的仪表系数为K"=K(D2/D1)2式中:Dt-仪表实际内径;D2-配管实际内径。 当测量容易汽化的液体或工作条件接近临界状态的液体时,为防止气穴现象出现,设计安装时必须确认管道内的最低压力P',这样才能保证涡街流量计正常工作。p由下式计算:p≥2.7△p+1.3po△p≈1.1x10-6ρv2 式中:p-管道内流体绝对压力,MPa;△p-流体在.发生体前后的压差,MPa;po-在工作温度下流体的饱和蒸汽压,MPa;ρ--工作条件下流体的密度,kg/m³,V-流动流体的流速,m/s.仪表使用中还要注意以下问题:①安装涡街流量计的位置要远离动力设备和变化频繁的阀门,如管线振动较大,应在流量计前、后2D处加装固定支架以咸振;②如管道流体的流速不稳,可考虑在管线上增加稳压装置或整流器来消除流速分布的不均匀现象;③由于压电晶体的灵敏度随温度升高而大幅度下降,应避免在测量高温介质(≤250℃),特别是高低温频繁变化的介质中使用;④流量计的安装位置应避开较强的热源、电场及磁场,尽量选择较好的工作环境严格按标准规定使用、维护,其中孔板流量计与差压变送器及连接部分引压管线是使用、维护的重点。工作中常遇到不易发现的问题分析及解决方法如下。(1)当孔板损伤或入口锐利度改变,会使孔板上下游产生的差压减少,这时流量计计算结果比实际流量偏小,即流出系数发生变化,测量不确定度将超过标准给出的估算值。解决方法:①按标准对流出系数进行修正或更换孔板,此时新孔板的直径比应略大于旧孔板;②若暂无新孔板更换,应按国家标准对流出系数C进行孔板锐利度修正。(2)孔板变形时,应更换,新孔板的直径比应小于旧孔板。(3)使用中的节流装置应按照国家标准GB/T21446--2008要求定期清洗、检查,当发现测量直管段内表壁有明显冲刷、腐蚀、结垢时应及时更换新的测量管段,否则一般情况下会使孔板流量计计量偏低。若暂无新测量管更换,应对流出系数C按标准进行粗糙度修正。(4)为防止取压开关对差压信号的节流,应将针型阀取压开关改为与导压管相同通径的球型阀。(5)压力变送器、差压变送器准确度要求优于1级,将使用范围控制在量程的1/4~3/4,并尽量使工作点附近示值误差最小。当差压变送器工作在量程的20%以下时,应改变差压变送器量程或更换孔板。(6)仪表严格周期检定。注意仪表零位漂移,定期校准,采用零位漂移小的仪表;为防止静压误差,采用静压误差小的变送器,如EJA变送器。(7)孔板上下游应使用零泄漏轨道球阀。(8)孔板流量计操作人员要做好系统检修,注意平衡阀内漏及导压管漏气.堵塞问题。现代工业生产中使用智能电磁流量计的领域是越来越广了,智能电磁流量计的测量效果和精度也随着制造技术和工艺的不断进步而不断提高,电磁流量计的测量原理是基于法拉第电磁感应定律:导电液体在磁场中作切割磁力线运动时,导体中产生感应电势,测量流量时,导电性液体以速度V流过垂直于流动方向的磁场,导电性液体的流动感应出一个与平均流速成正比的电压,其感应电压信号通过二个或二个以上与液体直接接触的电极捡出,并通过电缆送至转换器通过智能化处理,然后LCD显示或转换成标准信号4~20ma和0-1khz输出。这样,智能电磁流量计就能测出导电流体的流量了。 我们在电磁流量计选型时,有一个重要的选型参数,那就是仪表内的衬里材料的选择,为什么电磁流量计要进行衬里,这是由智能电磁流量计测量的原理决定的。电磁流量计一般有一组线圈和两个电极,线圈的作用是给流体加上一个电场,流动的导电液体相当于一个导体,根据法拉第电磁感应定律当导体切割磁力线时会相应产生一个与速度成正比的电动势,电极的作用就是测量这个感应电动势,所以测量管内只有电极是与导电液体相连的,其他部分是内衬,要保证绝缘,电磁流量计才能正常工作。如果有磁场的那段金属管道也与液体相接触,电磁流量计所测的导电液体和金属管之间短路了,就会有导电,就会将电势导走使电磁流量计无法测量电势。所以智能电磁流量计的内部都是有衬里的。 并且也是基于这个原因,我们用电磁流量计只能来测量导电液体的流量,也就是说智能电磁流量计对于所测介质的电介常数有一个最低的要求,电导率低于阈值会产生测量误差直致不能使用,超过阈值即使有变化也可以测量,示值误差变化不大,通用型电磁流量计电介常数下限值的阈值在10-4~(5×10-1)S/CM之间,视型号而异。工业用水及其水溶液的电导率大于10-4s/cm,酸、碱、盐液的电导率在10-4~10-1s/cm 使用不存在问题,低度蒸馏水为 10-5s/cm 也不存在问题。石油制品和有机溶剂电导率过低就不能使用智能电磁流量计。 从资料上查到有些纯液电导率较低,认为不能使用,然而实际工作中会遇到因含有杂质而能使用的实例,杂质对增加电导率有利。对于水溶液,资料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的,实际使用的水溶液可能用工业用水配比,电导率将比查得的更高,也有利于流量测量。 根据所测量的介质的不同,智能电磁流量计的衬里材料品种选择也不尽相同,普通的水性介质,比如污水、离子水等与带有腐蚀性的液体介质(酸碱盐溶液)所用的衬里材料就不能一样,包括用来测量的电极的选择也有所不同,根据经验,一般情况下选择衬里材料的指导方法如下。1.普通橡胶,天然橡胶,软橡胶,硬橡胶。 运行温度60℃,其特点就是富有弹性并且拥有不错的耐磨性能。一般用于城市供排水等领域,耐腐蚀性就相对较差。2.聚四氟乙烯,也叫PTFE,也叫F4。 比较常用的内衬材质之一,因为其化学性质稳定,所以一般用于卫生级液体或强腐蚀液体,如浓酸浓碱等。3.聚全氟乙丙烯,也叫F46。 此种材质与PTFE类似,但耐磨性能强于PTFE材质,同样介质温度最高可达100℃。4.聚氟合乙烯,也叫Fs。 与F4材质类似的特性但承受温度稍差了一些,一般介质温度不超过80℃,性价比高,成本较F4材质低。5.氯丁橡胶,也叫CR,也叫Neoprene。 其特点为耐磨性能好,且弹性非常出色,一般用于供排水、污水处理等领域。耐腐蚀性能稍差,不耐氧化是它的缺点。6.聚氨酯橡胶,又叫Polyurethane。 拥有极好的耐磨性能,但对于腐蚀性就显得能力不足了,且电磁流量计温度不得超过80℃,一般用于对耐磨要求比较高的工矿环境,如矿浆煤浆等介质的测量。7.陶瓷材质 陶瓷无疑是所有材质中最好的,绝对的高端产品,唯一缺点就是价格不接地气,制作过程复杂,对工艺要求极高,售价超高。 热式气体质量流量计按结构可以分为热分布型和浸入型。热分布型热式流量计将传感元件放置于管道壁,传感元件经过加热温度高于流休温度,流体流经传感元件表面导致上下游温度发生变化,利用上下游温度差测量流体流量,一般用于微小流速气体流量的测量。 热分布型热式流最计的T.作原理如图1所示,传感元件由上游热电阻、加热器利下游热电阻组成,加热器位于管道中心,使得传感元件温度高于坏境温度,上游热电阻和下游热电阻对称分布于加热器的两侧。图1中曲线1所示为管道中没有流休流过时传感元件的温度分布线.相对于加热器的上下游热电阻温度是对称的。当有流体经过热式传感元件时,温度分布为曲线2,显然流体将上游部分的热量带给下游,导致上游温度比下游温度低,上下游热电阻的温度差△T反映了流体的流量,即△T=f(m)。当流体流速过大时,上下游热屯阴的温度差△7趋向于0,因此热分布型热式气体质量流量计用于测量低流速气休微小流量。气体质量流量qm可表示为 式中:Cp-一流体介质的定压比热容;A一热传导系数;K一一仪表系数。 浸入型热式流最计的工作原理如图2所示,一般将两个热电阻置于中大管道中心,可测量中高流速流体。热电阻通较小电流或不通电流,温度为T;另一热电阻经较大电流加热,其温度T高于气体温度。管道中有气流通过时,两者之间的温度差为△T=Tv-T0气体质量流量qm与加热电路功率P、温度差△T的关系式为 式中:E一系数与流体介质物性参数有关;D一与流体流动有关的常数。 如果保持加热电路功率P恒定,这种测量方法为恒功率法;如果保持温度差△T恒定,这种测量方法为恒温差法,两种方法有各自的优缺点,使用时据具体环境和需要而定。目前较普遍的是采用恒温差法,由于需要不同的应用领域,恒温差法已不适用于某些场.合的测量,因此恒功率法应用领域越来越广泛。恒温差法的基本原理是流体流过加热的热电阻表面使得热电阻表面的温度降低,热电阻的阻值变小。反馈电路自动进行处理,通过热电阻的加热电流变大从而使得热电阻温度升高,即可使得热电阻与流体温度差恒定。通过测量传感电路的输出电流或输出电压便可获得流量值。恒功率法的基本原理是加热功率为恒定值,管道内没有流体流过时温度差△7最大,当流体流过热电阻表面时热电阻与流体温度差变小,通过测量△T便可得到流体流量。

德国VSEVS4流量计资料利用电磁感应原理,电磁流量计一般被用来测量流过管道中导电流体的流量。不管流体的性质如何,只要其具有微弱的导电性(电导率大于8X10-5Ss/m)即可进行测量。通常,油田三采注入的聚合物混合液的导电性能良好,符合这种测量条件。 如图1所示,根据电磁感应原理,当导电流体,在磁场强度为B的磁场中以速度V运动时,切割磁力线而产生电场E关系为 则在线形长度为L的a和b两点之间产生感应电动势Ɛab a、b两接收电极之间的距离L为已知常数,B为已知的磁场强度。故εab是V的单调函数,Ɛab随V变化而变化。而瞬时流量g等于流速V与导管截面积S(常数)的乘积,因此有 式中K一仪器常数, 只要通过电磁流量计电路测得Ɛab,即可得到对应的流量Q。1.制定气体流量计定期清理表内液体的制度 为保障旋进旋涡流量计计量的准确性,降低故障概率,在实际的运行与使用过程中,要进行计定期进行流量计各个部件的清理,尤其是要清理气体流量计内的无关液体,相关部门需结合其具体的使用情况,确定最佳的清理周期,应用恰当的清理方法,保障清理的效果.2.及时更换气体流量计漩涡发生体 漩涡发生体如果在使用的过程中出现了损坏现象,同样会影响计量精度.因此,这就要求在日常的维护过程中,需要定期进行气体流量计漩涡发生体的定期更换.通常情况下,漩涡发生体的损坏主要是由于气中含有细小泥沙等杂物,这些杂物会在流量计的运行过程中对螺旋体产生一定的冲击,进而导致传感器出现故障,这种情况下,就需要保障气中不存在任何无关的杂物,及时清理流量计螺旋体,避免其他杂质、硬物造成的冲击与损坏.3.现场进行压力系数调节 对每台旋进旋涡流量计而言,在出厂的过程中,都存在固定压力与温度系数,如果在实际的计量过程中,额定压力高于介质压力时,流量计的计量结果会与实际存在较大的偏差,甚至无法正常显示.因此,在实际的计量工作中,需结合介质压力等参数,可以进行压力系数的调节与控制.4.加强计量器的管理 机械干扰是旋进旋涡流量计最常见的故障,在实际的使用过程中,为了避免这些故障的出现,相关人员需要加强对流量计的管理,在安装的过程中,要严格遵守相应的安装规范,保障流量计前后良好的固定性,在操作的过程中,避免出现各种不当的操作行为.根据高含水原油这一特殊介质及其使用环境的特点,对早期广泛应用于注水、注聚等计量中的电磁流量计进行了相关的技术改进。(1)对传感器进行防爆处理。通过现场应用进行综合分析,认为高含水原油的计量场所是油气密集的地方,需要对传感器进行防爆处理才能满足工作需要。根据传感器的特点及其使用环境的要求,选用了传感器的复合防爆型式,即浇封隔爆型,防爆标志为mdIIBT4.关键技术是传感器主体结构采用了浇封工艺技术、接线盒采用了隔爆外壳。接线盒的隔爆接合面为螺纹隔爆接合面,引人装置采用密封圈压紧螺母式,产品通过了国家防爆电气产品质量监督检验测试中心的5项试验。(2)提高转换器的输人阻抗,保证流量计的测量精度。对电磁流量计来说,传感器产生的感应电势只有几毫伏,如要进行准确测量,要求转换器的输人阻抗远远大于传感器的内阻,才能保证仪表的精度。电磁流量传感器的内阻仅与被测介质的电导率和电极直径有关。高含水油的电导率随含水情况有所变化,因此,采用了专用前置放大器,相应地提高了转换器的输人阻抗,保证了测量精度。(3)转换器实现智能化。智能电磁流量计采用了自动跟踪式励磁控制和智能反馈式信号放大处理技术,使用了多CPU协同信息处理的方法,使仪表在功能上具有了支持各种传感器匹配与校验、数字与模拟的系统连接、自诊断和安装调试测试、断电信息保护、在线信息查询、软件冲击自动恢复、多单位多形式的计量显示选择等全方位的智能化功能,操作使用十分方便。(4)改进型电磁流量计的主要技术指标。①适应的场所:转油站、联合站的高含水油计量,因为这些场所的高含水油经过油气分离,流态比较稳.定,含水波动较小,计量精度能够保证;②被测介质的含水率:>80%;③工作压力:≤2.5MPa;.④被测介质温度:≤100℃;⑤传感器衬里:可根据被测介质的温度选择不同的衬里。高含水油的温度一般在50~70℃,选择耐油橡胶衬里可满足计量要求;⑥口径依据被测液量的满量程流量来选择。电磁流量计的流速下限为0.5m/s。一般流量测量以2m/s为经济流速,而在高含水油测量时,流体的流速要求偏高一些,一般3~4m/s,这样可以避免低流速时原油附着于测量管壁及电极上,保证正常计量。.电磁流量计应用中主要存在以下几点不足:(1)电磁流量计井下精确定位问题。由于仪器本身没有深度定位装置,仅器下入深度的计量是靠绞车上的深.度计数器来完成。深度计数器计量结果的精度不但与计数器本身有关,而且还与工作环境有关。如果深度误差太大,测量结果就失去意义。因此,深度校正是现场测试的一个关键问题。(2)管径变化对测量结果的影响。通常应用的电磁流量计是中心流速式的,仅器的标定是在特制的管道中完成的,如果测量环境与标定环境不同,就会出现测量误差。以内流式仪器为例,若它在内径为φ62mm光油管中标定,在内径为φ59mm的涂料油管中测量时就会引入最大15.28%的误差。这是系统误差,因此在仪器测量过程中要搞清楚被测管道的内径,解释资料时要扣除因管径变化引起的测量误差。大量实际测量数据表明,由管径变化引起的误差都在10%以内。(3)电磁流量计的标定问题。仪器是用清水标定的,若注,入介质改为污水或其它非清水介质时会对测量结果产生什么样的影响,也是应用中要考虑的一个问题。在实际应用中,常常需要在现场对仪器进行标定,且要保证标定结果的准确性。(4)不能连续测量。电磁流量计如果能连续测量管柱内的流动剖面,就能直观地反映出整个井筒内的吸水情况,这样有利于测井资料的解释。由于结构设计上的缺陷,电磁流量计目前还不能完全实现连续测量。1、插入式涡街流量计可测量蒸汽,气体,液体的体积流量和质量流量;2、无机械运动部件,测量精度高,结构紧凑维护方便;3、压力损失小,量程范围宽;范围度达1:25;4、采用消扰电路和抗振传感头;5、采用消扰电路和抗振传感头,使仪表具有一定抗环境振动性能;6、可测介质温度达+250℃。7、可实现不断流拆装传感器,可实现放大器与传感器分离(分离距离15m);8、SSP自适应频谱波技术 小漩涡采集 模块化设计 保证产品的高可靠性和一致性9、插入式涡街流量计内置完善的抗干扰 多级保护电路 有效消除振动干扰 温度压力检测及补偿单元10、兼有二线电流和三线脉冲输出功能 具备HART功能 可远程参数设置和调试德国VSEVS4流量计资料1.流量测量 现阶段,涡轮流量计对脉动流的直接测量还存在很大困难,但可通过误差方程分析、实验室试验和专业的脉动流量误差检测设备检测分析某一特定脉动流的测量误差。前两种方法基于脉动流的振幅和频率的可测量性,振幅和频率的测量可通过激光多普勒技术、热线风速仪法等。专业的脉动流量误差检测设备已有设备制造厂家在生产。1.1误差方程分析 通过对机翼理论的研究,可列出涉及惯量、夹角、叶轮半径、角速度等参数的误差运动方程,通过编程可求得针对某一特定涡轮流量计的不同振幅和频率脉动流的测量误差。依据动量守恒定律,可列出包含流速、切线速度等参数的非线性微分方程,通过计算和分析可理论推导测量误差。1.2实验室试验 现场实测脉动流的特性,采用已知标准体积压缩空气,在实验室模拟脉动流,将测量值与标准体积进行对比,分析测量误差。1.3误差检测设备检测 上海某公司生产的一种燃气脉动流误差检测设备,可较精确地测得脉动误差值,但暂未在山西省广泛应用。在绝大多数燃气公司的实际运行管理过程中,脉动流的特性参数无法在日常运行监测数据中获取,因此,主要定性地说明脉动流对涡轮流量计计量偏差的影响。2.测量误差 已有很多学者针对脉动流对计量的影响进行了研究。分析结果可知,由于叶轮受流体加速影响小,受流体减速影响大,计量始终存在正供销差。此外,正供销差取决于脉动流的振幅和频率,整体来说,如果脉动流频率大于叶轮角频率时正供销差值较大,脉动振幅增大时正供销差值也随之增大。3.脉动流对计量结果影响 A分输站涡轮流量计距离上游最近的压缩站(往复式压缩机增压)不到7km,且该分输站工艺布置紧凑。据实地测量,流量计上游直管段长度约为6Dn(Dn为涡轮流量计口径,mm),下游直管段长度约为4Dn。此外,7km管道沿线地势高低不平,加之煤层气气质水含量较大,导致在低洼处极易形成积液,积液也会造成脉动流。 2020年8—10月期间,下游公司发现正供销差持续增大时,对A分输站和B分输站的涡轮流量计进行了标定,但标定结果均为合格。随后下游公司在2020年11月5—7日对A至B分输站段管线进行了清管作业,共清出污水杂质约23t,清管完成后正供销差明显减小。清管前后实际供销差数据如表6所示。 除此之外,通过日常对气体涡轮流量计的运行监测,供气瞬时流量每次显示数据都在变化,且在一定时间内在1个值上下频繁波动(波动幅度约为依20%)。综合上述情况,该输气管道存在脉动流的可能性很大。脉动流会造成正供销差影响,对下游接气单位不利,因此有必要对脉动流的影响进行修正。1.施工工艺的影响与处理按照循环灌浆的原理,返回浆液要流回搅拌桶,采用2台电磁流量计分别计量进返浆管道中浆液的流量。然而.有些用户去掉返浆管上的电磁流量计,返浆管通过一个三通直接接在电磁流量计下游的进浆管上,返回浆液不返回搅拌桶,采用一台电磁流量计测量灌浆量,其结果在岩层吸浆量很小和灌浆结束阶段,浆液流过电磁流量计F的流速很小,远低于电磁流量计的流速下限,信噪比S/N很小,测量误差高达50%,无法精确计量。2.测量管道内附浆量的影响与处理 每次灌浆结束后,要及时清除电磁流量计测量管内的残余浆液,否则水泥浆液易在测量管道内产生不同程度的胶结,甚至堵塞电磁流量计测量管和相接的灌浆管道。电磁流量计测量管内的附着层会引起附加相对误差△Ɛ,实践证明其引起的误差是很大的,假定其厚度相同△ε由式(5)计算: 水泥颗粒的σɷ和水泥浆液σf相差很大,因为附着水泥层电导率极低,当附着物有一-定厚度时△Ɛ会比较大。3.介质中气泡的影响与处理 因工艺或介质本身的原因,所测液体常含--些气泡。电磁流量计属于流速型的流量方式,气泡在管道圆截面中所占据的面积百分率,几乎就等同于气泡对流量测量的影响量。此外由于气泡经过电极表面存在一个摩擦过程,由此会产生尖峰脉冲干扰电势,其值远大于正常的流量信号。通常电磁流量转换器无法有效地处理如此的干扰,轻者导致测量值不稳定,严重时仪表根本无法工作,一些缺乏经验的用户仅从工艺的要求出发,对电磁流量计的安装位置没有考虑防止气泡的产生,例如有些用户把电磁流量计安装在灌浆泵的吸入端,吸入端的浆液中常会混入成泡状流的小气泡,故电磁流量计一般要安装在泵的排出端。电磁流量计最好垂直安装,浆液自下而上流动。水平安装时要使电极轴线平行于地平线,不要垂直于地平线,因为处于底部的电极易被沉积物覆盖,顶部电极易被液体中偶存气泡擦过遮住电极表面。4.恶劣施工现场环境的影响与处理 灌浆施工现场的环境大部分时间比较恶劣,例如高温、潮湿高灰尘等,如果电磁流量计外壳的密封不良,诸如接线盒,以及一些非焊接气密封结构的外壳,时间长了冷凝水和灰尘容易积聚在电磁流量计的接线盒中,或透过密封不良的结合面渗入电磁流量计壳体中,由于电磁流量计的流量信号极其微弱(通常是几mA),冷凝水和灰尘的存在,直接的后果是导致电磁流量计转换器输入回路阻抗下降,衰减了欲输往放大器的流量信号;或者是破坏励磁回路和信号回路的绝缘,将高达几十V的励磁电压引入到低电势的信号回路中,造成电磁流量计的严重故障。为了避免此类故障的发生,可在接线盒中灌注绝缘材料,在维修和调试电磁流量计的时候一-定要避免进水,保持接线盒内的干燥与干净,使用中一定要避免浸泡在水或浆液中。热式气体质量流量计是流量计发展历史的一次重大变革,使流量测量直接转变为质量流量的测量.根据测量时热式质量流量计所使用的流量测量元件的加工工艺的不同,常用的传感器探头可以分为:热线热式流量传感器、热敏电阻式传感器、半导体集成电路式传感器等. 热式流量传感器探头对流体运动形态的影响较小,测量范围大,响应性能也很好,但是,这种类型的传感器探头对机械强度要求较高、在传感器材料选择上受到较大的限制;同时,加热温度仅能达到400~500℃.此外,由于流体中的微小颗粒容易粘附到热线上,抗污染腐蚀能力较差,易损坏使热线的特性发生不稳定性变化,热线一致性差,难以进行批量生产. 半导体式传感器探头是以单晶硅为基体,使用硅微机械加工而成的微桥结构.半导体式传感器探头多用于0~25mL/min 的小流量气体的测量,在本课题中所需要测量的流量范围较大,不能满足使用要求.图2-2是典型的半导体式传感器探头结构. 热电阻式传感器主要有两个探头:一个流量探头(Rp),一个温度探头(Rtc).目前,市场上所使用的大部分热式气体质量流量计传感器探头主要是基准铂电阻.工作的时候,两个探头以一定的机械结构固定于管道中,可以通过热源探头上电压信号量或者加热功率的改变来衡量流量的变化.工作中要求两个传感器探头对流量的响应尽可能的快,且要保证散热同步,传感器探头的灵敏度最高,这为传感器探头的设计增添了一定的难度. 如图2-3铂电阻的典型结构所示,铂电阻在在管道内与流体进行热交换的过程中,铂电阻的表面和内部铂丝之间存在热阻,阻碍热量的交换.因此,必须从铂电阻元件的选择和传感器结构设计两方面进行设计,尽量减小铂电阻内部和表面的热阻.如果热阻较大,热敏电阻表面和内部就会存在很高的温度差高,出现流量探头和温度探头已经达到恒定温差的假象,会严重影响控制电路正常工作,使测量的结果与管道流量的实际状况出现较大偏差,所以减小探头的热阻是设计热电阻式传感器的关键.