热导式质量流量计在焦炉煤气计量中的应用

　　对于焦炉煤气的计量,以前我厂采用的全是孔板,近几年更换了少量的几套涡街流量计,但使用效果都不尽人意。其中最突出的几个问题是:

        (1)焦炉煤气的脏污堵塞问题　由于含焦油、水、工业奈等杂质偏高,这些杂质极易在其中凝结,造成仪表甚至管道堵塞,不能正常工作。

　　(2)焦炉煤气流体本身工况的不稳定性　焦炉煤气的流体状态如温度、压力等受生产状况的制约,变化较频繁,引起工况下流体密度发生变化。

　　(3)由于阀门关闭不严,小流量、低流速煤气在管道中畅通无阻,影响到整个系统的数据平衡。

　　(4)民用焦炉煤气流量峰、谷差别大　由于居民用气的高、低峰值差别很大,要求仪表的量程足够大。

　　(5)计量检测管道的振动　由于计量检测点设置在煤气加压机附近的管道上,振动较大。

　　针对以上问题,我们在焦炉煤气上采用了插入型热导式质量流量计,成功地解决了上述问题。

　　1　热导式质量流量计的工作原理

　　热导式质量流量计分为内热式和外热式两种。由于气体吸收热量和放出热量均与该气体的质量成正比,因此,热气体所需能量和由此能量使气体温度升高之间的关系来测量气体的质量流量,其原理如图1所示。

　　在被测流体中放入一个加热电阻丝W,在其上下游各放一个测温元件,通过测量加热电阻丝中加热电流的温差来测量质量流量。在上述条件下,被测气体的热量与温升的关系为:

　　其中　ΔQ和ΔT分别为被测气体吸收的热量和被测气体的温升;m和Cp分别为被测气体的质量和被测气体的质量定压热容。式(1)是定压下加热时的情况下取得的,而单位时间内吸收的热量为:

　　Δt为被测气体流过加热电阻丝W温度升高ΔT所需的时间。

　　从式(2)可以看出,m/Δt=qm,即被测流体的质量流量。如果加热电阻丝只向被测气体加热,管道本身与外界很好地绝缘,气体加热时也不对外作功,则电阻丝放出的热量全部用来使被测流体温度升高,所以加热能量:

　　可以看出,当Cp为常数时,质量流量与加热能量成正比,与温升成反比,与压力无关。对于用电流加热的热丝有E∝I2·R (T)。当保持热丝温度T一定时,则电阻R (T)为定值,所以加热电流I就是质量流量qm的单值函数。

　　这种流量计可测的最低流速达0·025m/s。因此,其突出优点是精确的低流速测量。上述测量原理,可通过带反馈的惠斯顿电桥电路实现,这里不再详述。