تُستخدم مقاييس التدفق الحراري للكتلة (TMF اختصارًا) ، التي نشأت في الولايات المتحدة ، بشكل عام في قياس الغاز والهواء في بيئات ذات متطلبات دقة عالية ، أو تسوية تجارية ، أو بيئات يصعب قياسها. بالمقارنة مع أدوات قياس الهواء التقليدية ، تُستخدم عدادات تدفق الكتلة الحرارية على نطاق واسع في العديد من الصناعات مثل الكهرباء الحرارية ، والصناعات الكيماوية ، والنفط والغاز ، وما إلى ذلك نظرًا لمزاياها العديدة في دقة قياس الغاز والهواء وصيانته.

مبدأ العمل لمقياس تدفق الهواء الكتلي الحراري

كيف يعمل مقياس تدفق الهواء الشامل ؟
يتكون مقياس تدفق الهواء بالكتلة الحرارية من جهاز إرسال وجهاز استشعار ، حيث يكون المستشعر عبارة عن مسبار درجة حرارة مصنوع من مقاومين حراريين بلاتينيين ، ويتم وضع مسبارين في خط أنابيب الهواء ، ويتم تسخين أحدهما مقاومة حرارية بلاتينية ، والآخر يتم استشعار درجة حرارة العملية . عندما تظل كثافة الهواء دون تغيير ، يزداد معدل تدفق الهواء ، ويبرد المقاوم الحراري البلاتيني المسخن بشكل أسرع ، ويقل فرق درجة الحرارة بين المقاومات الحرارية البلاتينية بسرعة. عندما لا يتدفق الهواء الموجود في خط الأنابيب ، يصل فرق درجة الحرارة إلى الحد الأقصى.

يمكن تحويل فرق درجة الحرارة في المستشعر إلى إشارة جهد تيار مستمر من خلال دائرة التحكم ، وأخيراً يتم إخراج تيار 4-20 مللي أمبير عند طرف الخرج ، ويمكن الحصول على تدفق الكتلة المقاس من دائرة حساب الإعداد في الموقع من الارسال. توفر تقنية التشتت الحراري أداة قياس يمكنها بسهولة تكوين خرج الإشارة ، بينما يمكن ضبط إشارة العرض في الموقع باستخدام لوحة المفاتيح المدمجة أو جهاز الاتصال.

الملامح الرئيسية لمقاييس تدفق الكتلة الحرارية

مزايا مقياس تدفق الكتلة الحرارية للهواء

• (1) إنه سهل التركيب وله هياكل مختلفة. هناك نوعان من التثبيت: إدخال مقياس تدفق الهواء بالكتلة الحرارية ونوع خط الأنابيب. إنه سهل الفك والاستخدام. يمكن استخدامه في مناسبات قياس الهواء ذات درجات الحرارة العالية والبيئات المسببة للتآكل.
• (2) لا توجد أجزاء متحركة مما يقلل من خطأ القياس الناتج عن الهواء الملوث أو انسداد الجسيمات المتوسطة. تم اعتماد التصميم المتكامل ، ولا داعي لإضافة أدوات إضافية مما يقلل من صعوبة الصيانة ، ولن يتأثر بتسرب الهواء.
• (3) يتم استخدام مستشعر RTD البلاتيني ، ويتم استخدام اثنين من RTDs في المستشعر لموازنة الكتلة ، بحيث يمكنه قياس تدفق كتلة الهواء بدقة عندما تتغير درجة الحرارة والضغط والكثافة وما إلى ذلك.
• (4) دقة عالية ، قابلية عالية للتكرار ، لا حاجة لتعويض درجة الحرارة والضغط ، يتم قياس تدفق كتلة الهواء مباشرة بدون تعويض درجة الحرارة والضغط ، يمكن أن تصل الدقة إلى ± 1٪ FS قابلية التكرار بشكل عام حوالي 0.05٪ ، إنه هواء عالي الدقة تدفق متر الشامل.
• (5) إنه أكثر حساسية لقياس تدفق الهواء المنخفض ، مع قدرة تحميل زائدة قوية ونسبة نطاق كبيرة. عندما يكون معدل التدفق الفعلي أعلى بكثير من النطاق الكامل ، سيتم إصدار إنذار مقابل ولن تتلف الأداة ، ويمكن استخدامها في قياس تدفق الهواء بالضغط المنخفض.
• (6) تكلفة مقياس تدفق الهواء الكتلي الحراري ليست عالية جدًا ، خاصة بالنسبة لخطوط الهواء أو مجاري الأنابيب الكبيرة ، مثل 8 بوصة ، 10 بوصة ، 20 بوصة ، إلخ ، مقياس تدفق الهواء بالكتلة الحرارية للإدخال هو حل اقتصادي للهواء المضغوط أو قياس الهواء.

مساوئ أجهزة قياس تدفق الكتلة الحرارية
(1) إذا كان هناك سائل في خط الأنابيب ، أو يحتوي الوسيط على شوائب أخرى ، فسوف يتسبب ذلك في حدوث أخطاء في قياس الهواء.
(2) إذا تم قياس الهواء المختلط وتغير تكوين الغاز ، فيجب إعادة حساب المعلمات الداخلية وتعيينها وفقًا للمنحنى الديناميكي. إذا كانت تركيبة الغاز غير مستقرة ، فستكون هناك أخطاء في القياس.

قياس الغاز الحمضي بإدخال مقياس تدفق الكتلة الحرارية

إن الخصائص المقاومة للتآكل والمضادة للتلوث لمقاييس تدفق الكتلة الحرارية تجعلها مفيدة في البيئات شديدة التآكل ، مما يحسن دقة وجدوى قياس الخلائط الحمضية. تجمع عدادات تدفق الإدخال بين عنصر استشعار تشتت حراري فريد من نوعه ، وإلكترونيات دقيقة ، ومعايرة دقيقة للسوائل في عبوة صناعية متينة ، مما يجعلها أداة قياس هواء مثالية. يمكن تثبيت مستشعر تدفق الهواء للإدخال وصيانته عبر الإنترنت ، ولكن يجب تثبيت المستشعر على الصمام وإدخاله في مركز الأنبوب ، وإلا فإنه سيتسبب في حدوث أخطاء في القياس. مبدأ قياس مقياس التدفق هو تحويل الحرارة المأخوذة من الوسيط المقاس إلى تدفق. عندما لا يتم نقل الهواء المقاس في خط الأنابيب ، سيستمر الهواء في إزالة جزء من الحرارة ، مما يؤدي إلى كمية صغيرة من التدفق الخاطئ عندما لا يمر أي وسيط عبر خط الأنابيب. في هذا الوقت ، يمكن استخدام إشارة صغيرة لقطع حوالي 5٪.

الخاتمة

في السنوات العشر الماضية ، كانت مقاييس تدفق الهواء للكتلة الحرارية تبتكر باستمرار بالاقتران مع تقنيات الإلكترونيات الدقيقة الحديثة والعمليات الجديدة. بفضل خصائصها الفريدة ، يمكن لمقاييس تدفق الهواء للكتلة الحرارية الفضية قياس الغاز الحمضي ، وغاز الوقود ، والهواء النقي ، والهواء المضغوط ، وهواء المداخن ، وقياس تدفق هواء المنفاخ ، والهيدروجين والغازات المفردة الأخرى أو الغاز المختلط ، بسرعة في الإنتاج الصناعي ، وتطبيقها بنجاح في ظروف القياس والبيئات التي لا تستطيع أجهزة قياس التدفق الأخرى القيام بها.