E+H热式气体质量流量计_basicppt课件

.,Slide1,Prolinet-mass,热式气体质量流量计,2020/6/8,Slide2,全球热式质量流量计市场份额,从2004到2005销售增加了$3.6ME+H-0.4%市场份额E+H增加+1.6%台数,2020/6/8,Slide3,t-mass的成功,2006年12月31日已销售1708台t-mass65!,2020/6/8,Slide4,Endress+Hauser气体流量测量解决方案,测量原理,t-mass热式质量流量计,Deltabar差压流量计,Promass科氏力质量流量计,Prowirl涡街流量计,ThermalMassflowmeter,Slide5,气体的物理基础:,气体的物理性质基本气体定律气体质量计算气体性质和他们之间的影响常态和标准体积计算,2020/6/8,Slide6,什么是气体?,气体,三相点,临界点,液体,固体,2020/6/8,Slide7,聚集状态,液体有固定体积但形状易变固体有固定体积和形状气体无固定体积和形状,2020/6/8,Slide8,气体的定义,任何流体在常态下(1bar,20C)以气态形式存在的称作气体气体分子与液体和固体分子相反，不是互相结合的而是自由运动的气体可以通过膨胀或压缩充满任何体积气体可以压缩的,2020/6/8,Slide9,理想气体玻意尔（Boyles）定律,在1662,RobertBoyle发现了气体的体积与它的压力成反比若压力增加而温度保持不变则体积减小,k=PxV,k=常数P=压力V=体积,2020/6/8,Slide10,理想气体盖-吕萨克（GayLussacs）定律,在1802年，法国科学家盖-吕萨克通过实验发现的表达气体的体积随温度而改变的规律：一定质量的气体在压力不变时，它的体积随温度的变化呈直线关系.若容器里常压的气体加热时，体积增加。,k=P/T,k=常数P=压力T=温度,2020/6/8,Slide11,质量流,质量流的计算看起来很简单.,Qm=质量流=密度Qv=体积流,Qm=.Qv,2020/6/8,Slide12,理想气体定律,两个原理.,1,2,p=压力V=体积m=质量R=气体常数T=温度,2020/6/8,Slide13,温度上升，压力增加,冷轮胎P1=2barT1=20C,热轮胎P2=?barT2=40C,轮胎的压力随着温度的升高而增加问题:在温度从20to40C后，轮胎的压力是多少?假定:轮胎体积保持不变,解答:,2020/6/8,Slide14,p-V-T的相互关系,若温度不变，压力增加一倍则体积减半。若温度增加一倍，无论压力如何体积增加一倍。,2020/6/8,Slide15,气体的可压缩性真实气体因子,Z1比理想气体膨胀,当理想气体受到压缩时，真实气体因子来说明这个偏差,2020/6/8,Slide16,真实气体因子-Z,真实气体因子与下列有关:气体,压力和温度,2020/6/8,Slide17,气体潮湿的影响,只要湿气不冷凝，影响不大。,用t-mass流量计作试验测量,FT010BPEB,Slide18,例如:压力和温度对CO2的影响,当过程压力增加时,气体特有的冷却效应也增加,这就需要补偿.为了精确测量就要乘以修正系数.,2020/6/8,Slide19,体积或质量流量测量?,例如:压缩空气,体积温度压力密度质量,1m3/min20C1bar1.2kg/m31.2kg/min,0,183m3/min100C7bar6.5kg/m31.2kg/min,0,148m3/min20C6,8bar8.1kg/m31.2kg/min,2020/6/8,Slide20,标准/规格化条件下的体积,例子:Air=1.293kgHydrogen=0.089kgChlorinegas=3.220kg,规格化条件下的体积在标准（规定）工况下气体体积的质量。也可以认为气体的特定质量单位。标准条件ReferenceConditions最常见的是0C和1013mbara在美国是:1013mbar15C,1Nm3,2020/6/8,Slide21,质量流计算,2020/6/8,Slide22,气体测量的趋势,FT010BPEB,Slide23,内容,热消散（冷却）质量流量计的物理原理热式质量流量计的基本设计流量传感器器的概念和设计制造工艺的限制和影响有关气体的性质和影响因素过程条件(压力和温度)的影响此技术的优缺点,FT010BPEB,Slide24,传感器有两个PT100的热电阻组成，一个测量管道内气体的温度，另一个由电流进行加热，保持这两个热电阻之间的温度差恒定。当气体流经热电阻，就会有冷却效应。当流量增加，冷却效应就增加，为保持两个热电阻的温度差恒定所需的传感器功率就增加。加在加热电阻上的功率与质量流量成正比,测量原理-热传导原理(金氏定律),质量流量=密度.流速,FT010BPEB,Slide25,热传感器(PT100),2xRTD=PT100(100R0C)可靠的结构设计对气体温度更加敏感,2020/6/8,Slide26,Prolinet-mass65F/I热式质量流量计,焊接式传感器无密封圈带有S-DAT模块存储标定数据在现场可进行更换,FT010BPEB,Slide27,热消散（冷却）,FT010BPEB,Slide28,热消散（冷却）,传感器加热以保持固定的温差。,FT010BPEB,Slide29,热消散（冷却）,当气体分子流过加热的铂金丝时带走热量。带走的热量取决于分子数量（与流速和压力有关）和气体的性质（比热，热导率等）。,FT010BPEB,Slide30,热消散（冷却）,+,+,传感器驱动电路在PT100上加上更多的功率以保持高于气体温度的温度差。,FT010BPEB,Slide31,典型的流量特性,非线性的流量特性低流量时很高的灵敏度在整个流量量程段通常需要几点校验,FT010BPEB,Slide32,典型的流量特性?,压力温度,流速,气体性质:-热导率-比热-粘度-湿度,传导表面条件如.污染,冷凝,随着压力和温度的变化而变化,FT010BPEB,Slide33,压力和温度的影响,气体的热性质会随着压力和温度的变化而变化不同气体的影响也不一样:如空气受温度的影响大一些而CO2则受压力的影响更大些温度可动态补偿即实时测量气体的温度并实时校正气体的性质若压力稳定的话可以在面板上输入一设定值若压力变化很大的话,如5bar,则用压力变送器的mA输出/PROFIBUS/ModbusRS485作为它的输入,FT010BPEB,Slide34,压力和温度的影响,以下示列生动地展现空气受压力和温度地影响.若压力和温度改变得不大的话,空气受此影响不大.否则的话,则由于热性质的改变而需要修正其偏差.,APPLICATOR软件能用来估算可能的影响.,FT010BPEB,Slide35,应用范围,FT010BPEB,Slide36,潮湿影响,潮湿气体会在传感器上增加冷却效应只要避免冷凝的话,这种影响就会减少到最低全年季节改变而引起的湿度改变会增减输出高达7%.假设传感器上有冷凝,输出会明显地上升.只要没有冷凝发生，湿气的影响可以忽略不计。旧的传感器对于任何液相其读数都会增大。测量误差总是负的（仪表读数高）而且很难量化误差多少。,运用以下露点计算冷凝的影响,若过程温度小于露点=冷凝考虑过程压力!,FT010BPEB,Slide37,传感器上的冷凝物,+,+,+,+,FT010BPEB,Slide38,气体混合物,只要混合气体的组分保持恒定,就可用热式质量流量计.若混合气体的组分改变,就会出现测量的不确定性.对于质量流量速率的影响可用Applicator来计算.若几个组分具有相同的性质,则仪表的性能不会发生很大影响,如空气和氮气.若改变氢气和氦气气体组分,就会极大地改变混合气体地性质并导致极大地测量误差.查阅Applicator!,FT010BPEB,Slide39,与空气比较的其它气体,在某一固定的过程条件下与空气比较,由于各不相同地热性质下列气体流量量程不同:Air100%Argon262%Biogas/NaturalGas94%CO2159%O2106%N2100%H21%,FT010BPEB,Slide40,优势,单点质量流量测量宽的量程比100:1可测很低的流速忽略不计的压损(5bar)会影响主要的测量信号对于氨气这类气体进行补偿特别有用利用电流输入和绝压压力变送器注意：大多数应用中压力的变化很小，不需要进行补偿，例如：CompressedAir0.5bar,也可通过ProfibusDP或者ModbusRS485,FT030BPEB,Slide69,t-mass65支持的标准气体,AirAmmoniaArgonButaneCarbonDioxideCarbonMonoxideChlorineEthane(乙烷)Ethylene(乙烯)Helium4,Hydrogen(normal)HydrogenChlorideHydrogenSulphideKrypton(氪)MethaneNeon（氖）NeonNitrogenOxygenPropaneXenon(氙),FT030BPEB,Slide70,气体混合物,运行在”自动的”气体引擎模型上.输入气体组分从18从20种单一气体中选18种气体总的组分必须是100.00(百分摩尔%),FT030BPEB,Slide71,混合气的例子:压缩天然气,沼气81.470Mole%氮气13.940Mole%Ethane02.900Mole%CarbonDioxide00.990Mole%Propane00.500Mole%Butane00.150Mole%Helium00.050Mole%,FT030BPEB,Slide72,精度指标,65F传感器:1.5%ofreadingfor100to20%offullscale0.3%o.f.sfor20to1%o.f.s65Isensor:1.5%ofreadingplus0.5%offullscale,FT030BPEB,Slide73,Prolinet-mass范围,测量范围标定范围受制造商标定装置的限制用空气在1bar和23C标定有赖于仪表尺寸有效的准确度外延范围受速度和不同温度所限编程范围按照过程要求缩放测量量程但必须在外延范围之内,FT030BPEB,Slide74,t-mass65I/F标定范围,由于标定装置容量的限制而决定t-mass标定的范围标定在24C接近真空的条件下完成限制有赖于所要标定仪表的尺寸因此t-mass精度指标有赖于标定范围因为标定的气体是空气所以指标是以空气做依据的.,FT030BPEB,Slide75,标定范围外的应用软件,若流量计用在标定的参考条件之外,测量范围就会改变用E+HAPPLICATOR来计算范围.如下所示:,FT030BPEB,Slide76,外延流量范围,t-mass65具有外延流量范围能力:容许流量测量超出流量标定的范围.受下列限制:最大流速或传感器的差值温度T3C这些流量极限值决定于管径,气体类型,过程压力和温度.当超出极限值使用时就会出现过程误差.流量外延用户可以把它编成出错信息或注意信息,FT030BPEB,Slide77,外延流量范围,对外延流量范围不保证其精度,温度不超出.3K或最大流速不超过136米/秒.,标定范围,外延范围,FT030BPEB,Slide78,流量极限,如果满足下列条件就会出现过程误差:超出最大流速或传感器的温差小于最小极小值(min.T10%.Dependingonthegas,atzeroorverylowflows,athermalmeteroutputcanbeverydependentonprocessconditionswhichiswhysomemanufacturersprovideaprogrammablecut-o