热式流量传感器:如何精准测量压缩空气流量

发布时间:2025-10-09 8


在工业生产的众多场景中,压缩空气如同“无形的动力源泉”,广泛应用于气动设备驱动、仪表控制、管路吹洗等环节。而精准掌握压缩空气的流量,不仅关系到生产工艺的稳定性,更直接影响着能源消耗与成本控制。不过,压缩空气具有易受压力温度影响的特性,传统流量测量设备往往难以实现高精度监测。这时,热式质量流量传感器凭借其独特的工作原理与优势,成为了压缩空气流量测量的“理想选择”。



为什么传统的流量计难以测量压缩空气流量

压缩空气属于气体介质,与液体相比,它的密度更低,且在流动过程中容易受到压力、温度变化的影响——比如管道内压力波动会导致气体体积瞬间变化,环境温度升高也会让气体膨胀,这些都会干扰测量结果的准确性。


传统的容积式、差压式流量计,在测量压缩空气时往往存在明显短板:容积式流量计对气体清洁度要求高,一旦管道内有颗粒物就容易卡堵,且气体不容易充满流量计的测量腔会导致测量结果偏大;差压式流量计则需要在管道上安装节流装置,不仅会产生压力损失,还难以适应低流速的工况。而工业场景中,压缩空气的流速常处于较低范围,且对压力损失较为敏感,传统设备的这些缺点,显然无法满足精准、低损耗的测量需求。


在这样的工况需求下,热式流量传感器凭借其“无压力损失、低流速响应好、精度高”的特点,逐渐成为压缩空气流量测量的主流选择。



热式流量传感器的工作原理

热式流量传感器的工作原理,简单来说就是“利用气体流动对热量的带走效应,计算流量大小”,核心依据是 “热扩散原理”。具体可分为以下 3 个关键步骤:


核心部件:两个温度传感器+加热元件

热式流量传感器内部通常装有两个性能相同的温度传感器(如铂电阻),其中一个传感器被加热元件包裹(称为 “测量传感器”),另一个则直接暴露在被测气体中(称为“参考传感器”)。在初始状态下,两个传感器处于同一温度环境,输出信号一致。


气体流动:打破温度平衡

当压缩空气在管道内流动时,会带走测量传感器上的部分热量,导致测量传感器的温度下降;而参考传感器由于有加热元件供热,温度保持不变。此时,两个传感器之间就会形成明显的温度差,这个温度差的大小,与气体的流速直接相关 —— 流速越快,带走的热量越多,温度差就越大。


信号换算:从温度差到流量值

传感器内部的电路会实时监测两个温度传感器的信号差异,并将这个温度差信号转化为电信号。再通过预设的算法(结合压缩空气的密度、比热容等参数),将电信号进一步换算成实际的体积流量或质量流量,最终以数字或模拟信号的形式输出,供工作人员读取或接入控制系统。



热式流量计选型要点


流速范围:匹配实际工况的 “流速区间”

不同生产环节的压缩空气流速差异较大,比如气动工具驱动时流速可能较高,而仪表控制时流速通常较低。选型时需先明确管道内压缩空气的最小流速和最大流速,确保所选传感器的量程覆盖这个区间。


例如,NEXON热式流量传感器的量程可低至0.01m/s,高至100m/s,既能满足低流速工况下的精准监测,也能应对高流速场景的测量需求,降低量程不匹配情况发生的概率。


管道规格:适配管径与安装方式

压缩空气管道的管径大小,直接影响传感器的安装方式和测量准确性。通常来说,热式流量传感器有“插入式”和 “管道式”两种安装形式:


大管径管道(如 DN80以上)适合选择插入式传感器,无需截断管道,安装更便捷;


小管径管道(如DN50以下)建议选择管道式传感器,传感器与管道内壁贴合更紧密,能减少气流扰动对测量的影响。


选型时需提供准确的管道内径尺寸,避免因安装不当导致测量误差。


输出信号:契合控制系统需求

工业场景中,压缩空气流量数据通常需要接入 PLC、DCS 等控制系统,或通过显示屏实时读取。因此,需根据控制系统的接口类型,选择对应的输出信号类型,常见的有 4-20mA 模拟信号、RS485 数字信号等。


例如,若需要远程传输数据并实现智能化监控,可选择带 RS485 信号的传感器,支持 Modbus 协议,方便与上位机系统对接;若仅需本地显示,带 LCD 显示屏的型号则更适合。



日常维护:做好 2 点,延长传感器寿命


定期清洁,避免杂质附着

压缩空气若未经过充分过滤,可能含有油雾、粉尘等杂质,长期使用后会附着在传感器的探头表面,影响热量传递,导致测量误差增大。建议每 3-6 个月(根据空气质量调整周期)对探头进行清洁:关闭传感器电源,拆下探头,用无水乙醇擦拭探头表面,待干燥后重新安装即可。


定期校准,确保精度稳定

虽然优质传感器的漂移量较小,但长期使用后,受环境温度、振动等因素影响,测量精度仍可能出现偏差。建议每年进行1次校准,可联系传感器厂家,或使用标准流量装置进行现场校准,确保测量数据的准确性。


在工业生产对 “节能降耗、精准控制” 要求越来越高的今天,压缩空气的流量监测不再是 “可选项”,而是 “必选项”。热式流量传感器凭借无压力损失、低流速响应好、精度高的优势,成为了压缩空气测量的 “得力助手”。


选择合适的热式流量传感器(如 NEXON 针对不同工业场景研发的定制化产品),并做好日常维护,就能让压缩空气的流量监测更精准、更稳定,为生产效率提升与成本控制提供有力支撑。




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