新型气体质量流量计 deltaflowC

1、 deltaflowC简介

deltaflowC在原德尔塔巴（测速管）、文丘里管采用差压测量基础上发展起来的均速管类流量测量仪表，采用了美国GE和NOVA公司MENS半导体传感器技术，差压/压力/温度测量分别集成到微处理器芯片中，因而是集节流装置、差压、压力、温度变送器、流量积算仪为一体化的产品，是目前世界上最小尺寸的气体质量流量计。

deltaflowC有两种不同的结构形式：插入式探头和文丘里（见图1），插入式探头可以适用于不同的管径（20~10000mm），而文丘里目前仅有内径为3/4"、1"和2"的产品。

图1  deltaflowC产品的两种结构形式

deltaflowC产品可用于测量管道中空气和其他非爆炸性和非腐蚀性气体的质量流量，典型的被测气体包括压缩空气、空调系统空气、预热器中空气、干燥空气、烟气、天然气等，介质温度最高250℃、压力1.4MPa，最大量程比1：25。

2、deltaflowC的测量原理

deltaflowC插入式探头和deltaflowC文丘里的测量原理是基于差压测量技术（见图2、图3），插入式探头在测量剖面上有两个孔，介质的流动在流体正方向的动压头测孔与反方向的静压头测孔之间产生了压力差，压力差大小取决于流体的速度（也就是流量）。deltaflowC文丘里是文丘里喷嘴相似的紧凑版本，介质从入口截面加速到更小的咽喉横截面，在入口和咽喉截面上的介质静压头测孔之间产生了压力差，压力差大小取决于流体的速度（也就是流量）。

图2  deltaflowC插入式探头的测量原理 

图3  deltaflowC文丘里的测量原理

一般情况下，可以选用deltaflowC插入式探头，在管径合适的前提下，低流速和脉动流的流量测量可以选用deltaflowC文丘里。

3、deltaflowC的特点

deltaflowC气体质量流量计具有以下特点：

1）采用了美国GE和NOVA公司MENS半导体传感器技术，差压/压力/温度测量分别集成到微处理器芯片中，因而是集节流装置、差压、压力、温度变送器、流量积算仪为一体化的产品，是目前世界上最小尺寸的气体质量流量计。

 图4  deltaflowC插入式探头盖打开后看到的结构

1-插入式探头本体；2-带差压/压力/温度测量MENS传感器的微处理器芯片

2）为了覆盖更宽的应用范围，每台仪表均有流量大小不等的4个测量范围和4个不同的信号滤波器。这就相当于每台仪表配有4台固定差压值的差压变送器，每一个“流量量程”分别对应低低流量、低流量、中流量、高流量，用户在组态时可根据现场检测流量的大小设定为4个“流量量程”中的一个，后期如生产条件变化，仍可重新组态。每个量程的测量量程比为7：1，总的测量量程可达到25：1或更大。

3）差压变送器体积非常小、测量速度极快，微差压测量精度高，可测量的最小流速仅1~2m/s，最小稳定测量的微差压为3Pa，超短采样周期为0.25ms。

4）对流量计前后直管段要求不高：缩径管后为前7D后2D，扩径管后或一个90°弯头后为前15D后2D，对不同平面两个90°弯头后为前20D后2D，控制阀后为前30D后2D。

5）对不同管径的管道，插入式探头只有一个安装长度，插入深度为100mm，能适合几乎所有的管道和通道(“一个尺寸全适合”)。通过该插入深度与管道平均流速的关系式，在软件中已经考虑到了不同管径的取压位置，内部已经进行了补偿和计算，可以保证在不同管径下得到高精度测量和稳定的输出。这样使得在短时间内提供deltaflowC是可能的，可减少用户用作备件的库存数量，而且这些备件能替代任何一台正在使用的产品。

6）差压变送器体积非常小、测量速度极快，微差压测量精度高，可测量的最小流速仅1~2m/s，最小稳定测量的微差压为3Pa，超短采样周期为0.25ms。

7）带独立的电流和电压信号输出，质量流量和/或可选的介质压力和介质温度可以直接以电流或电压信号的形式输出，连接西斯特公司的现场显示仪F012，此外还带CAN总线接口，可连接西斯特公司的现场显示仪F013，现场显示仪还带有流量累计值显示功能。用户需要的话，还可提供Profibus总线接口。

图4  西斯特公司的现场显示仪

8）很多质量流量计无法在有冷凝水和污垢沉积的场合使用，而deltaflowC不会因探头表面长期的灰尘或者表面浮着物堆积引起漂移，智能化的零点漂移补偿算法可以使得deltaflowC做到流量计免维护。

4、成功应用

2003年柴油发动机行业开始采用deltaflowC流量计量解决方案，并作为系列化的产品，用于戴姆勒、利勃海尔、AGCO（爱科）、MAN（曼）等产品的柴油发动机上的空气进气管和尾气排气管流量的测量，由思科公司提供的参考级计量系统改进了世界各地的柴油发动机测试台的精度和可靠性，随后，中国的柴油发动机行业也开始应用了这一技术。

2017年9月6日，昆明仪器仪表学会与昆明万讯自动化控制有限公司联合在昆明举办了deltaflowC气体质量流量计技术交流会，深圳万讯自动化控制有限公司总工程师郑维强先生介绍了deltaflowC气体质量流量计的技术性能，随后还在简易流量试验装置上进行了与标准流量计的对比试验的演示。

作者简介

 方原柏：湖北黄冈人，昆明仪器仪表学会理事长，昆明有色冶金设计研究院教授级高级工程师，冶金自动化、衡器、自动化信息、仪器仪表用户、自动化与仪器仪表等杂志编委、中国衡器协会技术专家委员会顾问。发表论文270余篇，由冶金工业出版社出版“电子皮带秤的原理及应用”（1994年）、“电子皮带秤”（2007年）、"流程行业无线通信技术及应用"（2015年）三本专著，参与主编国家标准“有色金属冶炼厂自控设计规范”。