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熱式流量計恒溫差原理與恒功率原理差異

發布時間：

2020-07-07

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熱式質量流量計‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐恒溫差原理與恒功率原理差異　　基于熱式流量傳感器的基本想法是任何介質的流動是吸收熱量的能力‐‐‐‐無論是空氣、氣體或液體 ?，可以從熱傳遞或定義帶走的熱量來推斷。 ? 熱擴散原理： ? 　　目前利用熱擴散原理制造的流量計有兩種設計方法：一是：基于恒溫差技術；二是：基于恒功率技術。它們都是基于共同的數據模型：　　　　 ?P/△T=A+B（Q）N ? 　　　　　　其中：P‐‐‐耗散功率，　　　　　　　　　　 △T‐‐‐兩個傳感器之間的溫差， ? ? 　　　　　　　　Q‐‐‐質量流量，N‐‐‐指數系數，A、B 是與氣體的熱性能有關的系數。 ? 　　對于某個確定的氣體，那么 N、A、B 都為一個與氣體物理性質有關的常數。因此，方程式中只有 3 個變量： ? P （耗散功率）、△T（兩個傳感器之間的溫差）和 Q（質量流量）。由此發展為恒溫差原理（CT）和恒功率原理（CP）。 ?■恒功率技術：加熱功率 P 保持不變，溫度差△T 與流體的流量 Q 成指數函數遞減的關系（反比關系）。 ?■恒溫差技術：二個傳感器的溫度差△T 保持不變，加熱功率 P 與流體的流量 Q 成指數函數遞增的關系（正比關系）。 ? ? 恒功率技術：　　恒功率熱擴散技術采用兩只鉑熱電阻（RTD）作為基本的測量元件，RTD ?與傳感器探桿采用全焊接方式連接。其中一只 RTD ?作為參考端，測量當前的介質溫度；另一只 RTD ?上伴有一只獨立的加熱器（加熱功率恒定），作為測量端。 ? 　　當傳感器置于無流量的介質中時，由于加熱器的作用將在兩只 RTD ?間將形成一個溫度差值（△T）。隨著介質的流動，基于熱傳導原理，介質分子將帶走測量端 RTD ?上的部分熱量，而參考端 RTD ?的溫度將保持不變，因此兩只 RTD ?間的溫差將減小。溫差的變化與介質的流量及介質本身的熱特性有關，較高的流速或密度較大的介質將加快兩 RTD ?間溫差的變化。兩者之間的溫度差與流量的大小成非線性關系（溫度差和流量成反比關系） ?，通過線性化電路將溫差的變化轉換成與流量相對應的輸出信號 ? 恒溫差技術：　　恒溫差熱擴散技術采用兩只高精度鉑電阻（RTD）作為基本的測量元件，RTD ?與傳感器探桿采用全焊接方式連接。一個 RTD（參比端）測量工藝介質溫度，另一個 RTD（測量端）加熱到高于介質溫度△T（溫度差恒定）。 ? 　　當傳感器置于無流量的介質中時，由于加熱器的作用將在兩只 RTD ?間是一個恒定的溫度差值（△T）。隨著介質的流動，基于熱傳導原理，介質分子將帶走測量端 RTD ?上的部分熱量，則溫度會下降，而參比端 RTD ?的溫度將保持不變，為了維持一個恒定的溫度差，就必須對測量端增加加熱電流（增加提供給加熱傳感器的功率）。這樣，加熱電流(提供給加熱傳感器的功率)直接與流體的質量流量大小成非線性關系（加熱功率和流量成正比關系），通過線性化電路將溫差的變化轉換成與流量相對應的輸出信號。?? 典型的輸出曲線恒溫差所具有的主要技術特點：? 1、響應時間：? 　　恒溫差? ‐‐‐‐? 響應時間為 1 秒，? 　　恒功率? ‐‐‐‐? 響應時間一般要 30 秒以上? 重要性：? 　　在電廠流量控制應用中，在 DCS 系統中，如果需要流量計投入到自動控制系統中，那么，響應時間是非常重要的，如果響應時間太慢，難以滿足自動控制系統的要求，因此，很難投入到自動控制系統中。 ? ? 2、傳感器對流向的要求：? 　　恒溫差? ‐‐‐‐? 允許氣體流向在+/‐ 20 度的偏差范圍內，對流量精確測量影響很小，所以對氣體流向不苛刻。? 　　恒功率? ‐‐‐‐? 要求氣流流向對的傳感器，否則會產生比較大的測量誤差，所以對氣體流向比較苛刻。? 重要性：? 　　因為在大多數大管道的流量測量應用中，如電廠一次風、二次風、煙道氣等流量測量，由于管道很大，直管段相對來說很短，因此，在管道中存在彎頭、風門等，氣體流向并不是與管道平行，流向會產生偏差。如果傳感器對氣體流向要求很苛刻的話，當氣體流向不滿足要求時，會產生很大的測量誤差。? ?

熱式質量流量計‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐恒溫差原理與恒功率原理差異

　　基于熱式流量傳感器的基本想法是任何介質的流動是吸收熱量的能力‐‐‐‐無論是空氣、氣體或液體，可以從熱傳遞或定義帶走的熱量來推斷。
熱擴散原理：
　　目前利用熱擴散原理制造的流量計有兩種設計方法：一是：基于恒溫差技術；二是：基于恒功率技術。它們都是基于共同的數據模型：
　　　　 P/△T=A+B（Q）N
　　　　　　其中：P‐‐‐耗散功率，
　　　　　　　　　　 △T‐‐‐兩個傳感器之間的溫差，
　　　　　　　　Q‐‐‐質量流量，N‐‐‐指數系數，A、B 是與氣體的熱性能有關的系數。
　　對于某個確定的氣體，那么 N、A、B 都為一個與氣體物理性質有關的常數。因此，方程式中只有 3 個變量：
P （耗散功率）、△T（兩個傳感器之間的溫差）和 Q（質量流量）。由此發展為恒溫差原理（CT）和恒功率原理（CP）。 ■恒功率技術：加熱功率 P 保持不變，溫度差△T 與流體的流量 Q 成指數函數遞減的關系（反比關系）。 ■恒溫差技術：二個傳感器的溫度差△T 保持不變，加熱功率 P 與流體的流量 Q 成指數函數遞增的關系（正比關系）。
恒功率技術：
　　恒功率熱擴散技術采用兩只鉑熱電阻（RTD）作為基本的測量元件，RTD 與傳感器探桿采用全焊接方式連接。其中一只 RTD 作為參考端，測量當前的介質溫度；另一只 RTD 上伴有一只獨立的加熱器（加熱功率恒定），作為測量端。
　　當傳感器置于無流量的介質中時，由于加熱器的作用將在兩只 RTD 間將形成一個溫度差值（△T）。隨著介質的流動，基于熱傳導原理，介質分子將帶走測量端 RTD 上的部分熱量，而參考端 RTD 的溫度將保持不變，因此兩只 RTD 間的溫差將減小。溫差的變化與介質的流量及介質本身的熱特性有關，較高的流速或密度較大的介質將加快兩 RTD 間溫差的變化。兩者之間的溫度差與流量的大小成非線性關系（溫度差和流量成反比關系），通過線性化電路將溫差的變化轉換成與流量相對應的輸出信號
恒溫差技術：
　　恒溫差熱擴散技術采用兩只高精度鉑電阻（RTD）作為基本的測量元件，RTD 與傳感器探桿采用全焊接方式連接。一個 RTD（參比端）測量工藝介質溫度，另一個 RTD（測量端）加熱到高于介質溫度△T（溫度差恒定）。
　　當傳感器置于無流量的介質中時，由于加熱器的作用將在兩只 RTD 間是一個恒定的溫度差值（△T）。隨著介質的流動，基于熱傳導原理，介質分子將帶走測量端 RTD 上的部分熱量，則溫度會下降，而參比端 RTD 的溫度將保持不變，為了維持一個恒定的溫度差，就必須對測量端增加加熱電流（增加提供給加熱傳感器的功率）。這樣，加熱電流(提供給加熱傳感器的功率)直接與流體的質量流量大小成非線性關系（加熱功率和流量成正比關系），通過線性化電路將溫差的變化轉換成與流量相對應的輸出信號。

典型的輸出曲線

恒溫差所具有的主要技術特點：
1、響應時間：
　　恒溫差 ‐‐‐‐ 響應時間為 1 秒，
　　恒功率 ‐‐‐‐ 響應時間一般要 30 秒以上
重要性：
　　在電廠流量控制應用中，在 DCS 系統中，如果需要流量計投入到自動控制系統中，那么，響應時間是非常重要的，如果響應時間太慢，難以滿足自動控制系統的要求，因此，很難投入到自動控制系統中。

2、傳感器對流向的要求：
　　恒溫差 ‐‐‐‐ 允許氣體流向在+/‐ 20 度的偏差范圍內，對流量精確測量影響很小，所以對氣體流向不苛刻。
　　恒功率 ‐‐‐‐ 要求氣流流向對的傳感器，否則會產生比較大的測量誤差，所以對氣體流向比較苛刻。
重要性：
　　因為在大多數大管道的流量測量應用中，如電廠一次風、二次風、煙道氣等流量測量，由于管道很大，直管段相對來說很短，因此，在管道中存在彎頭、風門等，氣體流向并不是與管道平行，流向會產生偏差。如果傳感器對氣體流向要求很苛刻的話，當氣體流向不滿足要求時，會產生很大的測量誤差。

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