[实用新型]插入式热式液体质量流量计

说明书

技术领域

本实用新型涉及仪器仪表行业中的热式质量流量计，尤其是涉及一种可以测量液体的插入式热式液体质量流量计。

背景技术

在热式质量流量计仪表技术领域中，传统的热式质量流量计主要有两类：一种是利用流动流体传递热量改变测量管壁温度分布的热传导分布效应的热分布式流量计；另一种是利用热消散(冷却)效应的金氏定律TFM。又由于结构上检测元件伸入测量管内，也称浸入型或侵入型，有些在使用时从管外插入工艺管内的仪表称作插入式。它们以测量气体最为多见，有部分产品可以测量液体，但只能测量微小流量的液体，最大流速为80cm/s，而且在测量微小流量时还存在散热太快不易聚集的问题，大流量更是无法测量。以上的这些就是传统的热式质量流量计不能解决的问题，所以如何克服以上的这些不足就成为热式质量流量仪表技术领域中急需解决的任务。

发明内容

为了解决现有技术中，热式质量计只可以测量气体和微小流量液体、在测量微小流量时存在散热太快、无法测量较大流量的液体等问题，本实用新型提供了一种可以测量液体的热式液体质量流量计，且不局限在微小流量范围，可以测量较大流量，最高上限流速为300cm/s，流量大小根据管道面积的不同而有所不同。

流量公式Q＝AV---------------------------------------------------------①

其中：Q：体积流量(m³/s；)；A：面积(m²)指流量在满管道状态管道内部面积；V：平均流速(m/s)。

本实用新型的技术方案是，一种插入式热式液体质量流量计，包括电路部分和结构部分，电路部分设在结构部分内；所述结构包括探头和主体，探棒与主体连接；所述电路部分包括电源、检测部分和信号处理电路，所述电源为检测部分和信号处理电路供电；所述检测部分的输出端经A/D转换后连接信号处理电路的输出端，信号处理电路的输出端即为本流量计的输出端。

所述检测部分设在探头内；检测部分包括两组，一组是铂电阻RT和发热电阻RW，另一组是铂电阻RF，两组传感器设在两只探头内；所述设有铂电阻RT和发热电阻RW的探头是加热探头，该加热探头内，铂电阻和发热电阻绝缘密贴，设在探头顶端，在铂电阻和发热电阻后端设有隔热材料；设有铂电阻RF是基准探头，该基准探头内，铂电阻和设在探头顶端。隔热材料是设有铁氟龙的隔热气室。所述加热探头外是抛光的。

所述加热探头长度比基准探头长。

所述信号处理电路包括MCU，MCU的控制信号输出端连接一开关管的控制端，该开关管的输入端连接所述电源，开关管的输出端连接所述发热电阻RW。还包括基准电压电路，所述基准电压电路的输入端连接所述电源，基准电压电路的输出构成恒压源。还包括电阻R1和R2，所述铂电阻RT、铂电阻RF、电阻R1和R2构成桥式电路；桥式电路中，电阻R1和铂电阻RT串联，电阻R2和铂电阻RF串联，电阻R1和电阻R2的输入端都连接所述恒压源；所述电阻R1和电阻R2的输出端分别连接所述铂电阻RT和铂电阻RF。还包括运算放大器，所述电阻R1和电阻R2的输出端分别连接运算放大器的输入端，运算放大器的输出端经A/D转换后连接所述MCU的输入端。

本热式液体质量流量计的原理如下：

检测部分由两个探头组成：一个是加热探头，内含高精度铂电阻PT1000和精密发热电阻(型号：玻璃电阻20Ω、1W)；另一个是基准探头，内含高精度铂电阻PT1000。加热探头测量流速，基准探头测量介质流速的温度。

电路采用标准恒温差法，即通过单片机PWM波控制发热体热量，达到桥路平衡的目的，通过记录PWM不同流速下的数字量计算流速值，根据管径计算流量。采用通用补偿电桥解决介质温度变化的影响如图所示。

流量扩展方法如下：

由系统热平衡分析原理：当流量传感器被置于流量管道中，再流态稳定时，探头与周围介质处于近似的热平衡状态，这时探头、流体、测量杆和管道组成一个传热系统，此时的系统热平衡方程为：

P＝Q₁+Q₂+Q₃---------------------------------------------------------②

式中：P电流对热探头的加热功率；Q₁—热探头与流体见的对流换热；Q₂—热探头向测量杆构架的导热；Q₃—热探头向周围辐射的换热。