本文介绍了HKTMF系列热式气体流量计产品在烟气测量系统（CEMS）中的应用背景、相关产品比较及设计思路。
1、问题的提出
应用在热力厂和发电厂的大多数CEMS系统，测量流量过程分析面对的困难与问题主要有：高温、高粉尘、高水分、负压及腐蚀性等；工况条件通常是：烟气介质温度在150℃左右，热电厂的一次风或二次风一般在200℃，但个别也有在400℃左右，流速一般在30m/s左右；准确度一般要求在1%左右；粉尘颗粒0~1000mg/m3；压力测量范围：-70~70mbar。
在这种条件下，应保证必要的检测准确度，较快的反应速度；易安装、易标定；满足防尘、防溅、防腐等防护要求；应有较高的自动化程度，较少的维护工作量。针对这些问题，我们通常有两种仪表可以选择：皮托管或热式气体质量流量计。
2、皮托管流量计与热式流量计的比较
2.1皮托管流量计
结构如图1所示，原理：通过测量压力来测量流速。操作时将测速管放在管内任意位置，使内管管口与流动方向垂直，测得该位置上的动压与静压能之差，以hA或Δp=RgρA表示。一般将测速管放在管中心，测得的是管中心的最大速度。速度计算公式：
V=（2Δp/ρ）1/2（1）
2.1.1用皮托管测量流速存在的问题
（1）为实现流速的测量，仪表需配备差压变送器，尤其是在小流速（10m/s）的测量，由于皮托管产生的压力很小，目前所配的微差压变送器的精度受本身制造工艺的影响，精度无法考虑；其流量系数受测管大小、工艺管径比、安装等因素的影响。也就是说，要想兼顾整个量程段的准确度，从原理上是不可能的。
（2）抗腐蚀性。一般皮托管应用在CEMS系统中时，材质选用304、316L不锈钢，为了防止腐蚀，采取喷涂或套四氟材料等措施，但实际应用时，都达不到理想的效果。
（3）安装、维护。由于用皮托管测量流速，采用皮托管+差压变送器来实现，增加了安装的复杂性，减少了整个系统的结构紧凑性。由于在CEMS系统中的应用易出现堵塞现象，为此采用皮托管测量流速的厂家，增加了反吹装置。这无形中增加了单位面积的安装复杂性和维护复杂性；
（4）准确度。准确度取决于：安装方向、结构设计、变送器的精度。一般设计精度在3%左右。
（5）不适宜含尘的气体测量。
2.1.2皮托管测量流速的优点
耐高温、方法简单、价格适中。
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2.2热式气体质量流量计
目前在CEMS系统中应用的热式质量流量计不多，下面以Sailsors品牌TF100为例说明。
（1）结构如图2所示。
探杆材质：316L、哈氏合金C-276、钛材、钽材等可选；
探头材质：316L、哈氏合金C-276、钛材、钽材等可选。
（2）原理
热式质量流量计是利用热传导原理检测流量的仪表，即用流动中的流体与热源之间热量交换关系来测量流量：表达式为：
P/ΔT=A+B（Q）m（2）
式中：A，B是与气体物理性质有关的常数。
从公式（2）可以看出：加热功率与热源的温度差的比值可以得出质量流量Q。在实际的应用中，我们把加热功率或温度差任意一个参数固定来测量流体的质量。前者为恒功率法；后者为恒温差法。
（3）特点
专家系统算法；计算机辅助制造技术；宽量程比；大口径，低流速；低压损；质量流量测量无须温压补偿；低流速测量非常灵敏。
（4）应用
在CEMS系统中，国外一般选用热式质量流量计。因为其精度高、安装方便、操作便利、抗腐蚀性强，是业界的首选仪表之一。
在国内，由于大家对热式质量流量计的认识不足，再加上价格因素的原因，造成了在CEMS系统中热式质量流量计的应用不普及。在众多系统集成商中，由于CEMS系统中介质成分比较恶劣，常有颗粒、灰尘、水分及腐蚀性成分，易在传感部位（热式流量计的探针部分，皮托管在静压、动压的部分）形成堵塞，造成测量的不准确，甚至是不能测量。大多数厂家（尤其是皮托管）都采用吹扫装置。厦门宏控公司利用在流量方面的优势，推出的针对CEMS系统的HKTMF系列热式质量流量计，不但具备了热式质量流量计的所有功能，而且也具备了除尘、除污的功能。
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3、HKTMF系列热式气体质量流量计在CEMS中的具体应用
3.1应用方案如图3所示。
3.2HKTMF系列热式气体质量流量计
（1）HKTMF结构如图4所示。
（2）HKTMF结构如图5所示。
HKTMF系列两款质量流量计都是针对CEMS系统推的产品，适合不同的应用场合：HKTMF系列适合应用在环境恶劣的场合（易结垢的地方）；HKTMF系列热式质量流量计适合应用在粉尘多但湿度不大的场合。
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（3）应用方法
1）对HKTMF系列热式质量流量计而言，正常测量时，伸出探头，与正常的热式流量计测量方法相同；刮扫时，探头做伸出/缩进运动，利用刮扫块实现对探头表面污物的清洁。特点：不影响测量结果。
仪表定时控制电磁阀，电磁阀控制有一定压力的气源，气源控制气动装置，上下（或左右）移动带动刮扫块，从而对热式质量流量计的传感部件-探针实现清洁的目的：
2）对HKTMF系列热式质量流量计而言，正常测量时，气源不给气，不进行吹扫；吹扫时，气通过喷嘴直接对探头吹，这时不进行测量。特点：重量轻；维修方便；对测量结果影响可以忽略。
（4）HKTMF系列热式质量流量计热式质量流量计的特点
不但具备热式流量计的所有特点，并且实现了集测量、刮扫、防腐等于一体的功能。重量轻、安装方便，与常规的热式流量计产品安装方法相同。
（5）HKTMF系列热式质量流量计设计保证
1）防腐
探头采用哈氏合金C-276等；探杆采用特氟龙、四氟喷涂或四氟材料套管保护；哈氏合金C-276。
2）重量
探头采用直径19；连接杆采用直径19；TF100C采用裸板结构，总重量应小于15kg；
3）刮扫
首先合理选择定位孔，在保证刮扫自如的情况下，不损坏探头的探针（克服结构带来的不一致性造成对探针的损坏），从而保证长期运行的可靠性。
4）定时功能
从系统设计的角度考虑：系统采样时间、仪表采样时间、整个气动结构的刮扫时间。刮扫时问应小于系统的采样时间，大约是1/5倍。或根据用户方案定。
5）准确度
整机准确度：1%读数+0.5%满量程。
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（6）HKTMF系列热式质量流量计热式质量
流量计的特征曲线流速信号曲线如图6所示。
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原标题：热式气体质量流量计在CEMS系统中的应用
