量热式气体质量流量计及其应用

　　1前言

　　质量流量计的形式可以分为直接称重式、角动量式、差压式以及量热式等几种，都可以直接测出流体的质量流量。目前应用的较为常见的质量流量计是用于液体质量流量测量的科里奥利质量流量计，属角动量式。而气体质量流量计还不多见，其测量原理主要是通过测取气体的温度以检测其质量流量，属量热式。本文拟介绍美国BrooksInstru-mentDivision的气体质量流量计，就其原理、特点及使用加以介绍。该产品我所引进七套，在实际运行中稳定可靠;精度和重复性令人满意。

　　2原理

　　量热式质量流量计主要由两部分组成，即主管路和旁路管测量传感器系统组成，见图1。这样设置是为了扩大量程，在较宽的流量、压方和温度变化范围内保持两个孔板的流量系数比值恒定，这样可以维持小孔板和大孔板的流量比率不变，通过主管道的流量可由仪表的1指示值乘以一个常数获得，质量流量计的输出是流过大孔板的质量流量的线性函数。

　　旁路管质量流量传感器见图2。其原理是基于气体的对流传热特性。当加热器线圈均匀地加热气流时，在上游和下游的敏感线圈之间会产生一个温度差，这个温度差正比于被测介质的质量流量，温度差信号的输出是依靠一个电桥输出一个电压信号，这个得到的电压信号被加到微分放大器的输入端，而放大器在其输出端产生了一个与介质质量流量成正比的直流电压信号，这个作为遥控指令的电压信号通过电阻显示输出，供给控制线路使用。流量控制系统方框图见图3。

　　除流量传感器外，自动控制部件还由下列两个单元组成:首先是流量控制阀门，它设置在靠近流量传感器下游处，它对误差信号有反应，并且增加或减少质量流量，直到测量的流量等于所要求的流量;再就是设定点的指令电位器，该电位器的精密度为I000Ω/10转，带有积分转动计数标度盘，允许重复调整质量流量至1/000。指令电位器是由精确的参考电压驱动的，通过分压器的作用，出现在电刷上的电压被加到非倒相放大器，经比较放大接通一个阀门晶体管，使气体通过电磁阀，比较放大器调节返回至阀门控制晶体管。当流量信号比指令信号大时，通过关阀门以建立平衡，当流量信号比指令信号小时，通过开阀门以建立平衡。

　3特点

　　3.1软启动

　　一般来说，电磁阀的启动过程是一个流量波动的过程，这不仅会破坏质量流量计内部的敏感元器件，而且是许多特殊工艺条件所不允许的，比如说，需要注入挥发性物质和反应性气体的工程，原料气要求缓慢加入以保护工艺过程。BrooksInstrumentDivision生产的系列气体质量流量计就此进行了改进，即在流量计上安装了一个能供用户选择的有软启动功能的标准部件，可使电磁阀逐渐开启，流量平缓增加，有效地消除了超量调节和过低量调节两种情况，见图4所示。