技术优势

1.真正的质量流量计，对气体流量测量无需温度和压力补偿，测量方便、准确。可得到气体的质量流量或者标准体积流量。

2.热式气体质量流量计的宽量程比，可测量流速高至120Nm/s低至0.1Nm/s的气体，可以用于气体检漏。

3.相比较一般测量设备坤科热式气体流量计的抗震性能好使用寿命长。传感器无活动部件和压力传感部件，不受震动对测量精度的影响。

4.安装维修简便。在现场条件允许的情况下，可以实现不停产安装和维护。(需要特殊定制)

5.数字化设计。整体数字化电路测量，测量准确、维修方便。

6.采用RS-485通讯，或HART通讯，可以实现工厂自动化、集成化。

7.目前新式的热式气体质量流量计:组合热膜探头热式气体流量计。

连接方式

1、螺纹连接、法兰卡装、法兰连接:DN10~DN50。

2、法兰卡装、法兰连接:DN10~DN2000。

3、插入式:DN80~DN2000。

1. 精度的概念：

在正常的使用条件下，仪表测量结果的准确程度叫仪表的准确度。 习惯上称为精度。

热式气体质量流量计的精度为：±1%读数 + ±0.5%满量程

2. 直管段的影响：

直管段不足时，对测量精度有影响，不同的流阻影响的大小不同，提供流阻信息和直管段长度，可计算出偏差大小。

3. 水、水汽

所测介质中含有水或水汽，如果在探头上结有水滴，将会造成测量值偏大。偏差大小是不可计算的。

4. 插入深度的影响 在标定时，传感器的探头在管道的中心线上，如果实际安装时偏离中心线，将会造成测量值有偏差。偏差大小是不可计算的。

5. 组份变化

当所测介质组份发生变化时，将会造成测量值有偏差。提供变化后的组份，可计算出偏差大小。

6. 解决措施

对介质中含有水或水汽的测量，建议采用在水平管道的下半圆斜向上45 度角开孔的安装方式。

热式气体质量流量计的特点：

1、无可动部件，密封面减少，大大降低泄漏率，便于安装和日常维护;

2、测量范围宽，测量范围可达20:1(液体)或30:1(气体);

3、计量准确、精度高，法兰式可达0.2%(液体)或0.5%(气体);

4、灵敏度极高，能测量超小流量，其可测量低流速为0.08m/s，电磁流量计0.5m/s;

5、重复性好，一般为0.05~0.08%,具有可选小信号切除，非线性修正，滤波时间可选择;

6、压力损失小，小口径仅为标准孔板的1/2△P左右;DN100口径以上压力损失开始大幅度减少;

7、标定方便，除可采用标准装置检定外，还可采用干式标定方法，即采用砝码挂重法，单键操作即可完成标定;

8、可根据实际需要更换阻流件而改变流量范围，在线可拆装插入式结构可实现不停产，不断流维修或更换;

9、低功耗电池现场显示，能在线直读示值，显示屏可同时读取瞬时流量累积流量及百分比棒图，并可切换显示补偿温度及补偿压力示值;

10、抗干扰、抗杂质能力特强，多种输出形式，能远传各种参数，使用无需拌热。

11、测量气体无需温度压力补偿，可直接显示标况体积流量。

热式气体质量流量计采用热扩散原理，热扩散技术是一种在苛刻条件下性能优良、可靠性高的技术。其典型传感元件包括两个热电阻（铂RTD），一个是速度传感器，一个是自动补偿气体温度变化的温度传感器。当两个RTD被置于介质中时，其中速度传感器被加热到环境温度以上的一个恒定的温度，另一个温度传感器用于感应介质温度。流经速度传感器的气体质量流量是通过传感元件的热传递量来计算的。气体流速增加，介质带走的热量增多。使传感器温度随之降低。为了保持温度的恒定，则   增加通过传感器的工作电流，此增加的部分电流大小与介质的流速成正比。

热式气体质量流量计是一种高端的气体测量仪表，其优点众多，量程比宽，大口径时可制成球阀插入式，便于后续的拆装一检修，供电方式多样，24v或220v均可，底面管道就地表头显示，高空管道分体表头显示，但是并不是所有场合都适用热式气体质量流量计的。

第一：介质温度，热式气体质量流量计基于热扩散原理设计而成，流量计的探针是根据被测介质温度来决定探针加热温度的，一般探针加热温度比介质温度高50度。由此可以看出，流量计在正常测量时要求被测介质温度较为恒定，此时加热电流与介质流量成比例关系；

第二：介质成分，热式气体质量质量计几乎可以测量所有的单一气体介质，但是在实际测量中有不少混合气体需要测量，此时选用热式气体质量流量计时，就对混合气体成分有要求。所有气体流量仪表标定时均用空来作为被测介质，单一介质时可查遍得出标准的转换系数。然而混合气体需根据现场时间被测介质成分百分比来折算转换系数，但是当测量时介质成分发生变化，则会增大流量计的测量误差；

第三：压力；热式气体质量流量计不建议在高压工况环境下使用。热式测量的最重要的一点就介质的携热量，当现场的压力过高时，单位体积内介质的携热量很大，在压缩系数与反应速率的双重影响下，使得流量计的测量值将会小于实际使用时，因此建议热式气体质量流量计在4mpa以内使用。

第四：高温；测量高温介质意味着传感器的耐温更高，同时测量高温介质时整机电路耗电功率增大，现阶段热式气体质量流量计可耐高温至400度，可满足绝大多数现场需求，但是与孔板等差压式流量计相比，耐高温上还有有所不如。

热式气体质量流量计有什么优势？

真正的质量流量计，对气体流量测量无需温度和压力补偿，测量方便、准确。可得到气体的质量流量或者标准体积流量。

宽量程比，可测量流速高至100Nm/s底至0.5Nm/s的气体，可以用于气体检漏。抗震性能好使用寿命长。传感器无活动部件和压力传感部件，不受震动对测量精度的影响。

安装维修简便。在现场条件允许的情况下，可以实现不停产安装和维护。（需要特殊定制）

数字化设计。整体数字化电路测量，测量准确、维修方便。采用RS-485通讯，或HART通讯，可以实现工厂自动化、集成化。

热式气体质量流量计有什么缺点？

1、热式质量流量计响应慢。

2、被测量气体组分变化较大的场所，因cp值和热导率变化，测量值会有较大变化而产生误差。

3、对小流量而言，仪表会给被测气体带来相当热量。

4、对于热分布式热式气体质量流量计，被测气体若在管壁沉积垢层影响测量值，必须定期清洗;对细管型仪表更有易堵塞的缺点，一般情况下不能使用。

5、对脉动流在使用上将受到限制。

6、液体用热式质量流量计对于粘性液体在使用上亦受到限制。

如何正确地选择一台热式气体质量流量计呢？接下来的10个关键问题首先需要您了解、考虑，然后做出精确回答。准备好这10个问题的答案，有利于您和工程师、生产厂家、或者当地的代理商更有效的沟通。

1、安装精度需求是多少？

仅查阅制造商产品资料中的一般性说明是不够的。安装精度必须考虑到流量计本身的基本测量精度，加上标定（实标标定还是等效标定，参考下列描述）和气流扰动，以及气体和安装温度、流量计的温度补偿能力。

实际气体标定，还是等效气体标定？

任何情况下，热式气体质量流量计在实际的过程温度和过程压力条件下进行实际的气体标定，经常会拥有最佳的测量精度。当需要最佳的测量精度和重复性时，实际气体标定就是最好的解决方案。

然而，在某些情况下，实际气体标定可能并不实用、无法实现或者造价非常高，那么等效气体标定就成了唯一的选择。这些情况包括，但不限于，复杂的混合气体或者各种安全因素。

此外，在精度和重复性需求较差的应用中，使用替代气体（通常是空气）进行等效标定可能是一种可接受的、成本较低的替代方法。等效标定是基于理论计算，其精确性仍然存在很大的争议。如果只是为了节省采购价格，应当心产品是不是等效气体标定。信誉良好的制造商会在您订购之前，根据您指定的安装条件和标定过程，为您提供预期测量精度。

2、 被测量气体的类型是什么？

气体类型是空气、惰性气体，还是碳氢化合物气体（图1）？是单一气体还是混合气体？如果是混合气体，气体组分比例是多少？气体混合物会变化吗，如果改变，以什么比例改变？是纯净气体还是脏气体，如果是脏气体，是否可以确认并量化？气体是干燥的、雾状、还是湿气，是否能量化水分/湿气的含量？介质是否有腐蚀性？

图1 – 指定热式气体质量流量计时，需要清楚气体类型

干燥、清洁的气体，所有的测量技术可能都可以对其进行测量。但是如果气体是湿的，恒功率技术则已经被证明具有更好的优势。如果气体中存在液滴或者冷凝现象，目前有两家制造商可以提供解决方案：一家是提供一个300℃过热的传感元件，当液滴接触到传感元件之前或接触时使其快速蒸发；另一家则提供了一个机械分流物理装置，防止液滴或冷凝物接触到传感元件。

热式气体质量流量计的测量原理涉及由气体流动引起的热传递。气体中的任何水分或冷凝物接触到被加热传感器时，都可能导致突然、快速的传热变化，从而导致读数出现波动、跳变，造成不准确或不稳定的流量测量。恒温差（CT）测量原理的流量计对水滴特别敏感，而恒功率（CP）测量原理的流量计，由于其被加热的传感元件的温度比空气的露点稍微高一点，所以受湿气影响较小。

3、量程范围需求是多少？

热式气体质量流量计最引人注目的一个特点就是它拥有较宽的量程比（图2），多数、标准的量程比是100：1。不同的供应商和设计技术，流量测量能力有很大的不同。由于传感器加热功率的限制，CP测量原理要比CT测量原理的量程范围大的多。FCI拥有特殊的技术，最大量程比可以达到1000：1（300mps）。

4、需要的响应时间是多长？

虽然“响应速度越快越好“看起来是正确的选择，但是在流量测量中这不一定是正确的。如果热式气体质量流量计参与PID回路控制，响应过快会产生过多的阀门响应（颤振），从而导致无法实现稳定的流量控制或阀门过早故障。相反，如果响应太慢，控制阀的动作可能会延迟太多，从而无法达到预期的控制效果。此外，如果空气/气体中有任何夹带的湿气(例如，冷凝水滴)，当水滴接触到传感元件时，快速响应的热式气体质量流量计将产生非常不稳定的读数。

5、安装管道的类型和尺寸?

安装管道是圆形还是矩形管道？管道的内径和外径分别是多少？如果安装方式是插入式流量计，安装底座的尺寸是多少？是否需要加装球阀？以上这些都是重要的考虑因素，原因有三：一、小管径管道需要选择在线式流量计，而不是插入式；二、如果是插入式流量计，有单点或者多点平均解决方案可以推荐；三、确认传感器插入长度正确，以确保插入到适当的深度。（单点式流量计应用，传感器建议安装在管道的中心线上）（图3）

图3-1 小管径安装可能需要不同的过程连接

图3-2 超大管径安装，最初就明确了高温隔离、多尘、室外高空、Div.1/Zone 1Ex区域，以确保首次成功

6、合适的直管段长度是多少？

为了能使现场实际应用达到在实验室条件下标定的性能规范，热式气体质量流量计需要一个重复性高的流体剖面（图4）。正常情况下，上游需要连续的15 ~ 20倍直管段，下游需要连续的5 ~ 10倍直管段，才能保证可重复的流体剖面。毋庸置疑，这是流体动力学物理定律。如果没有足够长的直管段，信誉良好的制造商将提供精度降低的量化信息。此外，所有知名的制造商都能提供一些流体调整技术，确保在直管段不足的情况仍能保证流量计的精确、重复测量。

图4 – 考虑直管段长度要求和流体调整器

7、仪表安装区域的环境和条件要求是什么？

仪表是安装在室内、室外的屋檐下，还是完全暴露在室外（图5）？采用分体式结构将电子电路部分远传安装是否会对安装有利？遮阳板能遮蔽变送器和显示板吗？仪表封装IP或者NEMA类型是否满足或高于安装条件要求？

图5 – 室外强光直射，需要了解安装位置的环境条件

仪器是否会暴露在腐蚀性环境中（例如海水，高压或蒸汽冲击）？塑料外壳可以完好的存在吗？封装表面油漆会脱落吗，或者油漆脱落后铝制封装会钝化吗？碳钢封装是否会生锈？不锈钢封装是否值得改进投资？

仪表是否可能会暴露在工艺本身辐射热量的高温条件下运行，或者安装管道是否具有保温层？电子线路部分是否应该远离传感器元件，以避免暴露在工艺产生的过热辐射中？如果管道具有保温层，在计算传感器的插入深度时请将这段厚度和过程连接的高度一并考虑进去。

安装是否受到爆炸性气体的影响，是否获得Ex等级/区域的认证？如果是，需要什么认证等级，例如Div.1/Zone 1，Class I，Div.2/Zone 2等？如果是，需要提供哪个国家批准的认证标准（例如FM、ATEX）？仪表的完整性认证是否获得批准？

8、需要什么类型的信号输出，有几种？

仅一路流量输出（4-20Ma）是否可以满足需求？如果期望同时具有温度输出，很多制造商会提供第二路温度输出信号。此外，一些制造商还会提供脉冲或频率输出。

或者，过程控制是否是基于总线通讯，例如HART，Modbus，FoundationFieldbus，PROFIBUS，BACnet，EtherNetIP或者其他协议？是否需要这些总线通讯的认证、注册信息，以确保成功集成？

将来，输出信号模式是否会改变？例如，将来是否会把流量计当前的4-20mA模拟量输出信号改变为总线通讯？如果是，请咨询流量计是否能够升级，如果可以升级，如何实现？输出模式改变方式大有不同：一些制造商可能会要求将流量计发回到工厂，一些可能具有现场升级工具包，或者，还有一些同时嵌入模拟输出和总线通讯，用户可以在现场自由选择。

9、需要用什么类型的过程连接？

流量计如何安装在管道内并被固定（图6）？仪表是否安装在或曾在带压状态下被缩回拔出，如果是，缩回长度是多少？一些制造商只提供有限的选择，而另一些制造商则能提供广泛的选择。

固定方式是什么：螺纹，法兰，卡套式，NPT或公制螺纹？等级要求是什么？是否需要填料密封或者在线带压安装？安装球阀是否对维护有帮助？还要考虑到非标准或特殊过程连接将增加成本并延长交货时间。

图6 – 过程连接方式是什么

10、是否需要特殊定制、认证或者文件？

在最初的考虑和应用适用性过程中，经常被忽视的是认证和资格要求，这往往超出了基本的流量计性能。这些文件可能包括压力测试、材质证明、溯源报告、PMI和焊接证书。如果热式气体质量流量计被应用于安全仪表系统，是否具有SIL认证就是最好的验证（图7）。如果流量计被应用于排放检测（CEMS），是否需要增加特殊的性能（如校准检查例行程序）以符合当地的规定（如：US EPA,、欧洲QAL1等）。

总结

任何流量计的正确选择都需要您考虑一些变量和要素，热式气体质量流量计也不例外。由于技术、成本效益和最佳实践方面的不断改进，热式质量气体流量计已经是一种日益流行的主流技术。充分准备好这里列出的10个要素的答案，将花费您更少的时间来确定最适合的产品，并确保首次正确安装成功。

如果仪表安装在室外，应加仪表遮阳罩，避免日晒、雨淋。  禁止安装在强烈震动的场合。  禁止暴露在含有大量腐蚀性气体的环境。  不要和变频器、电焊机等污染电源的设备共用电源，必要时，为变送器加装净化电源。当一体式变送器选用DC24V供电时，要考虑电缆的电压降，应保证一体式变送器接线端的电压为24V±10%，电源功率不小于24W。

1.1、外观结构图

图1 一体防爆插入式 （适用管径DN50mm以上管道）

图2 一体非防爆插入式（适用管径DN50mm以上管道）

图3 管段式螺纹连接

图4 管段式法兰连接（DN＜40mm）

图5 管段式法兰连接（DN≥40mm）

管段传感器尺寸表（法兰连接）

注：法兰标准GB/T9119-2000或用户指定。括号内为管道材质不锈钢的安装长度尺寸，其余管径的不锈钢材质尺寸订货时确认。

1.2、接线 

图6 DC24V一体型接线端子

图7 AC220V一体型接线端子

图8 DC24V/AV220V一体型接线端子

1.3、热式气体质量流量计安装

热式气体质量流量计可以在水平、 垂直或倾斜管道上安装，在管道圆周方向上可任意角度安装，但要考虑操作、维护的方便。对于较脏或潮湿气体，为了减少对传感器污染的可能性，建议水平安装（向上）热式气体质量流量计。传感器的安装位置要避开管道最低处，防止管道内积水使热式气体质量流量计无法正常工作。

选择安装点

● 直管段要求前10倍D，后5倍D。当安装气体整流器或气体流速低于30m/s时，可以前5倍D，后3倍D。

● 防爆区域禁用明火或不可焊接材质的管道，可以采用专用卡具，将传感器固定在管道上，防爆区域用手动钻打孔，安全区域用电动钻孔工具。

● 传感器外壳上的箭头指向“→“要与气体的流动方向相同。传感器的插入方向与气体流动方向垂直

1.3.1 插入式热式气体质量流量计安装

安装底座

底座根据管道的材质不同（可焊接和不可焊接）分为焊接式底座、卡箍式卡具，即分为焊接和卡箍连接两种。如图5和图6。安装时应使底座位于管道截面方向的顶点，并使底座通孔的轴心垂直于管道轴心。

（11/2“螺纹底座）

（3/4“螺纹底座）

(卡具与非焊接管道连接)图10

打孔

打孔之前要仔细确认现场环境，确保操作的安全。打孔完成后要及时关闭阀门，避免漏气。需要在线打孔时，用我公司的专用开孔工具，可以实现在线不停产开孔安装，专用工具的使用方法参见相关说明。停产打孔时，可采用多种方法打孔，要保证孔的轴心与底座的孔轴心同心。若用气割方式开孔，应先开孔后焊接底座。开孔直径不小于22mm。

安装球阀

将不锈钢阀门与底座紧固。11/2“螺纹底座使用密封垫密封，3/4“螺纹底座用缠绕带密封。

插入式热式气体质量流量计安装

●将热式气体质量流量计传感器杆上的锁紧螺母松开，使腔式螺母能够沿“③传感器杆体“滑向“⑨传感器护套“，使“⑨传感器护套“完全缩入“⑥腔式螺母中“。

●将“⑥腔式螺母中“紧固于球阀上（11/2“球阀需在它们之间加装密封平垫，3/4“球阀用缠绕带密封）。

●打开球阀，将传感器杆插入管道。

非防爆型热式气体质量流量计将“⑨传感器护套“插入到管道中心位置。为了确保“⑨传感器护套“插入到管道中心位置，插入之前测量传感器杆体的总长度L，插入到管道中心后，管道外部的杆体长度I应为：I=L-1/2DN-壁厚。转动传感器杆，使流向标记方向与介质流动方向相同，锁紧“④锁紧螺母“。

防爆型热式气体质量流量计将传感器杆体插入到管道内，直到遇“限位凸台“为止。

转动传感器杆，使流向标记方向与介质流动方向相同，锁紧“④锁紧螺母“。 

图11（非防爆型插入式）

图12（防爆型插入式）

1.3.2 管段式热式气体质量流量计安装

安装时现场必须停产。确认管段的连接方式（法兰连接或螺纹连接）。

管段式仪表已在出厂时把传感器装配在专用管段上，用户只需把管段再装配到现场，因此相对插入式热式气体质量流量计的安装要简单。然后按照管段式传感器的长度尺寸切割管道、安装配对法兰。最后用螺栓安装管段，安装时要使流向标记方向与介质流动方向相同。

热式气体质量流量计是中优势众多、形式多样的气体测量仪表，现场管道为大口径时可选择插入式气体质量流量计，后续检修与拆装维护方便，供电方式也是多样24V与220V均可选择，地面管道就地表头显示，高空管道分体表头显示，但是并不是所有场合都适用热式气体质量流量计。因此在选择流量计前需要确认下现场的一些技术参数是否符合适用热式气体质量流量计哦。

1.介质：

热式气体质量流量计是用于测量气体质量流量计仪表，可以说它几乎可以测量所有的单一气体介质(只有乙炔不可测量)，不过一些现场实际测量现场会有不少混合气体需要进行测量，在选用热式气体质量流量计时对混合气体会有一定要求。因所有的气体流量仪表标定均用空气来作为被测量介质，单一的介质是可以查出标准的转换系数。但混合型气体需要根据现场被测介质的成分百分比来换算系数，当测量时介质成分发生变化，那么会加大流量计的测量误差，因此在选型时，测量介质也应当详细标定在内。

2.压力：

热式气体质量流量计一般适用于介质压力在4.0MPa范围内。因热式气体质量流量计介质一般是含热量高，当现场压力过高时单位体积内的介质携热量过大，在压缩系统与反映速率的两种影响下，使得仪表的测量值会小于实际使用值。所以热式气体质量流量计在选型阶段现场的压力也应当规范到位。

3.温度：

因热式气体质量流量计原理是基于热扩散原理，仪表的探针是根据被测量介质的温度来决定探针加热温度的，一般探针加热温度比介质温度高50度。由此可以看出，流量计在正常测量时要求被测介质温度较为恒定，此时加热电流与介质流量成比例关系;再来说下高温介质，在测量高温介质时，考验的便是仪表传感器的耐温能力要高，同时测量高温介质时整机电路耗电功率变大。目前热式气体质量流量计的耐高温可达400℃，能够满足绝大部分工况现场技术要求。

此外热式气体质量流量计用户方特别要注意，需要提供尽可能完整的工况数据和一些技术要求。流量范围、测量介质、管道口径、管道材质、工作压力、工作温度、工作环境温度、信号电源要求、精度等级等重要参数除非选择某些固定型号的热式气体质量流量计，可以不用提供以上技术参数直接与厂家对接具体型号即可。

热式气体质量流量计是基于热扩散原理而设计的，该仪表采用恒温差法对气体进行准确测量。具有体积小、数字化程度高、安装方便，测量准确等优点。

2.1接线端子说明

2.2传感器接线端子

3.故障排除

问题一：无显示

故障原因：

1.没有送电

2.仪表内部开关电源损坏

3.DC24V电源接反

4.显示屏插偏了

5.显示屏损坏

处理方法：

1.打开电源

2.接通220VAC电源，电源指示灯不亮，说明开关电源损坏

3.检测电源极性

4.重新插屏

5.检查电源指示灯，指示灯亮，说明屏损坏，请联系供应商

问题二：流速低

故障原因：

1.探头方向接反

2.传感器脏

3.传感器损坏

4.流量参数设置有误

处理方法：

1.正确安装探头方向

2.清洁传感器

3.返回供应商

4.检查参数设置

问题三：流速异常，波动大

故障原因：

1.流速参数设置有误

2.流体性质是脉动轮流

3.传感器脏

4.传感器损坏

处理方法：

1.检查流速参数设置

2.调整滤波系数

3.清洁传感器

4.返回供应商

问题四：4-20mA输出异常

故障原因：

1.20mA量程设定有误

2.转换器故障

3.接线未成环路

处理方法：

1.正确设定20mA量程值

2.返回供应商

3.检查接线

问题五：频率输出异常

故障原因：

1.频率参数设置有误

2.转换器故障

3.连接线路损坏

处理方法：

1.正确设定频率参数

2.返回供应商

3.检查连接线路

问题六：报警输出异常

故障原因：

1.仪表参数设置有误

2.仪表未配置报警输出功能

3.继电器损坏

处理方法：

1.正确设定报警参数

2.联系供应商

3.返回供应商

问题七：RS-485输出异常

故障原因：

1.波特率和站号设置有误

2.极性接反

3.连接线损坏

处理方法：

1.正确输入

2.改变极性

3.检查连接线路