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標題: 熱式氣體質量流量計在曝氣測量中的應用 [打印本頁]

作者: coolice 時間: 2020-1-3 15:16
標題: 熱式氣體質量流量計在曝氣測量中的應用
熱式質量流量計是基于熱擴散原理而研制的，自這種流量計投放市場以來，立即以它顯著的特點，優良的品質受到業界廣泛的贊譽，并迅速得到了應用。DCSY公司以專業的精神，先進的技術，生產的QFM系列熱式質量流量計正式投放中國市場以來，在石油、化工、環保、天然氣、電廠、暖通、醫藥等領域得到了廣泛的應用，尤其是在煙道氣體處理和污水處理行業的曝氣的測量方面得到了更廣泛的應用。下面就熱式質量流量計的原理、特點、技術實現及在曝氣中測量的解決方案作一陳述。

1.QFM系列熱式質量流量計的工作原理
1.1 QFM系列傳感器的工作原理

傳感器分三種：鎧裝的316L、哈氏合金；陶瓷封裝；玻璃封裝。

原理分兩種：恒溫法；恒功率法
三種傳感器的材質雖然不同，但實現的原理是相同的。
1.1.1恒溫差法
探頭有兩個探針，一個是加熱探針，內含高精度PT20電阻；另一個是基準探針，內含高精度PT1000電阻。加熱探針測量風速；基準探針測量風速的溫度。
我們知道，熱式質量流量計是基于熱擴散技術的。插入到流體中的探頭，由于受到介質流動速度的影響，受加熱的流量探針的熱量會損失，那么，它的熱量損失與流速的關系可用下列數學模型表達：
P/△T=A+B（Q）m ------------（1）

其中：P表示消耗功率，△T表示兩個探針之間的溫度差，Q表示質量流量，m表示指數系數，A、B是與氣體物理性質有關的常數。從公式（1）可以看出加熱探頭的功率與溫度差的比值就是流體的質量流量。如果我們把△T保持不變，根據消耗功率與流體的質量流量關系來測量流體的流量，這種方法我們就稱為“恒溫差”法，它的優點就是：在小流量點非常靈敏，最小可以到0.05m/s，而且有很好的線性度；流速響應快，最小可達250ms。量程比寬，一般都大于500：1，但這種原理也有缺點，90m/s以上量程段靈敏度較差，這也取決于傳感器的制作工藝水平。
1.1.2恒功率法
從上式（1）可以看出：如果我們把消耗功率P固定，根據溫度差與流量的關系可以，我們可以測量流體的質量流量，稱為“恒功率”法。它的優點是：在10m/s以上的量程段有較好的靈敏度和線性度；缺點是流速響應的時間較慢，典型為為5s。

鎧裝傳感器：抗腐蝕，抗臟，耐磨，高溫；主要應用在污水處理行業、煙道氣體處理系統。
陶瓷封裝傳感器：抗腐蝕，抗臟，耐磨，主要應用在暖通空調領域
玻璃封裝傳感器：抗腐蝕，抗臟，耐磨，主要應用在暖通空調領域、大氣氣體分析等領域。
1.2 QFM系列熱式質量流量計的實現原理

流量計的設計基于是模塊化設計、全密封、便于安裝拆卸的理念。從上述框圖的實現我們可以知道：電子單元模塊有四塊板層疊在一起，分端子板、電源板、CPU板、顯示板。
可以實現流速信號通過傳感器探頭經過引線補償電路，經信號調理電路進行12位A/D變換，數字信號進入CPU微處理器系統，經過CPU的處理，實現了對流體質量流量的測量與控制。同時也可以通過RS232或RS485來實現遠程計量與控制。

1.3 QFM200熱式質量流量計的特點

▲ 專家高溫、高濕、變組分算法
▲ 在線校正
▲ 寬量程比1000：1
▲ 大口徑、低流速
▲ 低壓損
▲ 無須溫壓補償直接測量質量流量
▲ 低流速高靈敏度
▲ 恒功率和恒溫差技術
▲ 標準溯源至國家標準

2.QFM200氣體質量流量計的安裝和接線

要保證測量系統的精度要求，除了要求所配接的儀表精度外，正確的安裝也起著一定作用。原則上安裝應遵循傳感器探頭垂直與管道，若現場不允許，傾斜角度不得大于±10°。QFM200熱式質量流量計的電流輸出（標準的4~20mA）是有源的。分兩路輸出：一路是流速信號；另一路是介質溫度信號。如果現場干擾大，可配接信號隔離器。一方面起隔離現場的干擾信號，保證后接儀表或計算機系統的穩定；另一方面，也起著把信號從有源到無源的轉換作用，更便于與PLC、采集卡對無源信號的需求。
QFM200熱式氣體質量流量計的優點是不但可以測量流體流量和溫度，而且還可以輸出控制接點。

3、鼓風曝氣系統串級調節的實現

污水處理廠曝氣池的溶解氧是污水處理系統的關鍵參數，要控制在一定的濃度。過量的曝氣會使能耗增高，增加污水處理費用，曝氣不足會使溶解氧降低，不利于水中微生物的生長，最終會影響污水處理的效果。溶解氧濃度同進水水質、溫度、壓力、曝氣量等有著非常密切的關系，當這些外界條件發生變化時，溶解氧濃度也隨之發生變化。在上述的因素中，只有曝氣量是可以控制的，因此以溶解氧為反饋環節的閉環系統中，引入風量調節，實現溶解氧、風速串級調節，會使效果更佳。

鼓風曝氣系統的串級調節

在圖中可以看出，溶解氧（DO）調節器和風量調節器實現串接工作，DO調節器的輸出是作為風量調節器的給定值，由風量調節器控制調節閥動作。DO作為主調節參數，它是為了工藝要控制的指標。曝氣量

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