2019/06 eYc 热线式气体质量流量计原理与应用

eYc 热线式气体质量流量计原理与应用

热线式气体质量流量计原理

热线式风速计的基本原是将一根细的属线丝放在体中,通过电加热属线丝(热线),使其温高于体的温,当流体沿垂直方向属线丝时,将带走属线丝的一部分热,使金属线丝温度下降,热线在气中的散热流速有关,散热导致热线温度变化而引起电阻变化,使流速信号转变成电气信号,典型热线式风速计工作原理如图所示:

FTM09示意圖

工作原理

典型热线式风速计工作原

在农、工业、民生等多生产设备或系统中,流量风速是一个很重要的感测项目。而热线式风速计在各行业具有广泛的应用,如在(1)工业,用于检测进入发动机的空气,为汽车发动机提供准确的喷油;控制喷油气的喷油,以得到较准确的油气比,充分发挥发动机的效能。同时,可以减少对环境的污染以及节约燃油。(2)电厂锅炉空气给入与煤的比控制。(3)空调室内空气质与通风节能的最佳控制。(4)民生、工业现场的天然气、液化气、煤气等可燃性气体的流量检测。(5)医学的临床诊断和治疗, 呼吸功能测仪通过测受测者的中期、峰值呼吸速和呼吸容等静态、动态肺功能参数,为呼吸疾病诊断、治疗提供医学依据

热线式流量计亦可用于测气体流速 或称风速计; 热线式又分为CVA(恒压风速计)CCA(恒流风速计) CTA恒温风速计)三类。

热线式风速计最适用在精确测量流速非常低(例如,低于2000 ft/min)的气流。有些型号被设计为测量高达15000 ft/min的流速,但对于非常低的速度,仍具有非常精确的测量能力。如eYc风速传感器核心产品FTM09 FTM06 FTM8X FTM3X 便是利用不同原理设计,这些风速计的电压输出是设备中某类电路为保持特定变量(电流、电源或温度)恒定而产生的结果。另外,FTM09可发送重复电流脉冲,通过脉冲将导线的电阻提升到特定值,随后切断脉冲,直至电阻降至下限阈值时再次发送脉冲,最后通过重复脉冲的时长推导出流速 
热线式风速计虽极其复杂,但相对于其它测量方法,具有极佳的频率响应特性和空间分辨率。因此广泛地用于对紊流或流速波动迅速的任何气流进行详细研究。

针对热线式风速计传感器的非线性特性,在校正上将传感器特性曲线,经过温度零点补偿后进行讯号换算,可将讯号线性化后输出。透过记录风速、传感器电压、流体温度和压力,可校正随风速、温度变化的传感器电压。因此还具有温度测量、数据记录等附加功能。当传感器在恒温下工作,King's law 的热平衡方程为:

e²=a'+b' vn

上式中: e为传感器电压输出(V) a'为恒温热线式风速计的零点输出,可利用电路消除;b'是传感器的灵敏度,与工作温度相关;是流体的流速;n通常取0.450.5,由公式可以画出恒温热线式风速计的特性曲线,如图所示,

曲線圖

                                                       恒温热线式风速计特性曲线

eYc热线式气体质量流量计(风速计)系列特点具有压损小、流量范围度大、高精度、高重复性、高可靠性、有较好的线性度和灵敏度、易维护不易损坏等特点。

质量流量计安裝示意图

eYc FTM系列热线式气体质量流量计安裝示意图

热式气体质量流量计应用场合

化学行业

化肥厂氨气测量;电池工厂各种气体流量测量;采样系统中气体流量计量;引风机的气体流量计量;烟气循环监测

冶金行业

轧钢厂加热炉燃气(高炉煤气、焦化煤气、天然气等)的测量控制;热处理淬火炉等的氢、氧、氮等气体的控制;钢铁厂加气测量;焦化厂、炼铁厂焦炉煤气的测量

电力行业

氢气测量;电厂高炉的一次风、二次风的测量;燃料系统中气体分配过程中的气体测量;锅炉及辅助系统中各种气体的测量;燃气炉中气体测量

环保

污水处理过程中曝气池的气体测量;烟筒烟道排气监测SO2NOX的排量;沼气利用过程中的气体测量;氯气处理过程中氯气气体测量

食品及医药行业

啤酒厂中的二氧化碳处理;热氧化过程中气体流量测量;通风系统;加工操作中新鲜空气的加入;锅炉进气﹑废气﹑过程控制

纸浆与造纸行业

锅炉的燃气和空气送风测量;废水处理系统中气体的测量;烟道流量监控;锅炉回收二次/三次空气

石油与天然气工业

能量交换;天然气测量;火炬气的监控;填井气回收;燃气计量;气体质量分析;泄漏气测试

其他行业

管道、工业制程;工厂压缩空气测量;煤粉燃烧过程粉/气配比控制燃料;水泥工业竖式磨粉机排放热气流量控制


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部分内容引用台湾科大自控所与宇田控制科技合作文件-热线式风速传感器自动线性校正系统