當前大口徑通風管道的流量測量主要是從能效、儀表安裝及維護等方面進行充分考慮，保證測量能夠滿足廠房運行要求。按結構，應用最為廣泛的是插入式流量儀表和非接觸流量儀表，該類儀表可以最大程度減小管道壓力損失、節(jié)省資源，方便后期設備維護。筆者主要探討熱式質量流量計在大口徑通風管道流量測量中的應用，內(nèi)容主要在儀表結構與原理分析、儀表技術發(fā)展及通風流量應用分析等方面。
1、熱式質量流量計結構與原理分析
熱式質量流量計（Thermal Mass Flow，TMF）是一種基于熱傳遞原理實現(xiàn)管道流量測量的儀表，其理論基礎源于金氏定律，目前應用最廣泛的是恒功率法和恒溫差法兩類儀表。金氏定律的工作原理是將兩個溫度傳感器置于管道流體中，其中一個傳感器用于檢測流體溫度T1，另一個傳感器經(jīng)一定功率的電加熱，使其溫度T2高于T1，隨著管道流體流動不斷帶走熱量，溫度T2降低，即可根據(jù)溫差求出管道的流量。
2、技術發(fā)展及通風流量應用分析
20世紀初，美國人托馬斯設計了一種用于氣體介質的插入式流量測量儀表，非常適用于大流量的測量，這種流量計直接將加熱線圈和測溫電阻接觸被測氣體，因而不可避免地帶來腐蝕、磨損及防爆等一系列問題。到了20世紀50年代，開發(fā)出克服了托馬斯流量計缺陷的邊界層流量計，但流量測量結果容易受流體物性參數(shù)（如熱導率等）的影響。隨著科學技術的進步和發(fā)展，對工業(yè)生產(chǎn)所用的大口徑氣體流量的檢測需求越來越迫切。1992年，庫爾茲改進設計了一種新結構的熱式質量流量計，一經(jīng)問世便得到了迅速的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應用于各領域的大口徑氣體管路流量測量，尤其是在通風管道領域應用更為廣泛。
我國對熱式質量流量計的研究主要在2000年以后，礦冶研究院、中國科學院及華中科技大學等科研機構與高校都在進行熱式氣體質量流量計的研究，并取得了一定的成果，經(jīng)過近20年的研究和發(fā)展，國內(nèi)的熱式質量儀表的技術研究也有了快速的發(fā)展。國內(nèi)熱式質量流量計的市場應用中，國外產(chǎn)品占有率仍然較高，目前國內(nèi)只有為數(shù)不多的一些廠商在進行生產(chǎn)，國內(nèi)產(chǎn)品市場占有率較低。
熱式質量流量計應用的最大特點是精度高、量程比大、結構簡單、壓損小、便于安裝維護、故障率低、準確性和重復性好，不受溫度和壓力影響，但儀表檢測的響應速度相對較慢。在大口徑通風管道中應用時，所測結果會受流場不規(guī)則流速分布的影響，需要對儀表檢測方案進行調(diào)整，如采用多點熱式儀表、增加檢測儀表數(shù)量等，以提高這類儀表在大口徑通風管道不規(guī)則流場應用的檢測精度。當前國內(nèi)外在熱式質量流量計領域的研究方向主要集中在以下方面：
a. 改進熱式質量流量計的傳感器結構，達到提升測量精度并增強環(huán)境適應度的目的；
b. 研究信號的處理方法，如采取補償算法或者使用不同器件處理輸出信號；
c. 改進開發(fā)多點熱式質量流量計，以更加適應大口徑管道氣體流量的測量。
