[实用新型]矿用热式气体流量计

说明书

技术领域

本实用新型涉及流量传感器，更具体地说是应用于矿井环境中,测量管道中气体流量,并能自动修正气体中所含的高浓度水汽所引入的测量误差的热式气体流量计。

背景技术

热式气体流量计是基于热扩散原理而设计开发的流量仪表，即利用气体流过发热物体所带走的热量与流体的流速呈比例关系的原理而设计的。热式流量计常用的传感元件是铂电阻，铂电阻的阻值随自身温度变化而发生变化。典型的热扩散式流量计采用两个铂电阻，一个为测速电阻被加热，另一个用作测温电阻不被加热。当有气流流过时，通过检测测速电阻相对于测温电阻的阻值变化量而得到气流的流速。热式流量计中测速电阻的热量散失与流体介质的物理性质密切相关。

热式气体流量计由于其测量下限低、量程比宽等特点，特别适合于大管道,低流速的气体测量应用环境，如矿井中的瓦斯抽采。但在矿井中，瓦斯抽采不可避免在管道中引入有水雾，另外温度压力的变化也会使得流体产生结露，而这些水雾和结露现象的存在使得传统的热式流量计无法得到准确的测量。

发明内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种矿用热式气体流量计，以使得能够较为准确地测量含有大量水雾的气液二相混合流的流量。

本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型矿用热式气体流量计的结构特点是：在传感器支撑杆上中设置两组内置探头，分别是热式流量传感器和水雾修正传感器；所述热式流量传感器包括有加热铂电阻R11和不加热铂电阻R12；为所述加热铂电阻R11设置恒功率加热控制电路；所述水雾修正传感器包括有加热铂电阻R21和不加热铂电阻R22；为所述加热铂电阻R21设置恒温差加热控制电路。

介质在静态时，加热铂电阻R11和不加热铂电阻R12之间温度差最大，并随着介质的流动温差减小；在实际测量中，加热铂电阻R12的温度基本恒定，随着流速的不同，不加热铂电阻R11的温度会有相应的变化，以铂电阻作为传感器，将温度变化转换成电阻的阻值变化。通过比较加热铂电阻R11和不加热铂电阻R12的阻值之差即可得到未经补偿的流量值。

当介质物理性质保持不变时，流经加热铂电阻R21和不加热铂电阻R22的电流差为恒定值。当有水雾干扰时，以加热电流的变化量对水雾所引入的流速误差进行修正，从而得到修正的流速值。

与已有技术相比，本实用新型能够较为准确地测量含有大量水雾的气液二相混合流的流量。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型测量电路方框图；

图3为恒功率加热方式原理图；

图4为恒温差加热方式原理图；

图5为以本实用新型实现流量计量的计量系统运行流程图；

图6未经补偿时气体中混入大量水雾时气体流量曲线图；

图7经过补偿后含有大量水雾的气液二相混合流的流量曲线图。

具体实施方式

参见图1，本实施例中矿用热式气体流量计的结构设置是：在热式流量计中设置两组内置探头，分别是热式流量传感器和水雾修正传感器；所述热式流量传感器包括有加热铂电阻R11和不加热铂电阻R12；为所述加热铂电阻R11设置恒功率加热控制电路；所述水雾修正传感器包括有加热铂电阻R21和不加热铂电阻R22；为所述加热铂电阻R21设置恒温差加热控制电路。

具体实施中，将水雾修正传感器设置在支撑杆的背面，以避免受到介质流动的影响。

图2为本实施例中测量原理方框图，热式流量传感器和水雾修正传感器的阻值变化经过前置信号预处理电路转换成电压，并经信号放大和滤波后送入A/D转换电路将模拟电压转换成数字量，由数字处理器对该数字量进行运算得到流量值并显示在LCD上。用户可以通过键盘来对仪表运行参数进行设置，也可以通过键盘来选择查看流速等参量。RS485接口用于与上位机进行通讯，可以将流速、流量等数据上传给工控机，也可以接收、处理上位控制系统发来的命令。4～20mA接口用于输出电流信号，以指示流量或流速的下限和上限。频率输出接口用来输出和流量对应的频率信号，按照量程比输出满足矿用通信标准的200~1000Hz的频率脉冲。

图3为恒功率加热方式原理图，图中电阻Rc的温度是恒定的，随着流速的不同，电阻Rw的温度会有相应的变化，铂电阻会将温度变化转换成电阻的阻值变化。而流过铂电阻的电流值是已知的，因此可以得到电阻的电压值。