當前大口徑通風(fēng)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(jié)構(gòu)，應(yīng)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(shè)備維護。筆者主要探討熱式質(zhì)量流量計在大口徑通風(fēng)管道流量測量中的應(yīng)用，內(nèi)容主要在儀表結(jié)構(gòu)與原理分析、儀表技術(shù)發(fā)展及通風(fēng)流量應(yīng)用分析等方面。
1、熱式質(zhì)量流量計結(jié)構(gòu)與原理分析
熱式質(zhì)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(chǔ)源于金氏定律，目前應(yīng)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(shù)發(fā)展及通風(fēng)流量應(yīng)用分析
20世紀初，美國人托馬斯設(shè)計了一種用于氣體介質(zhì)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(jié)果容易受流體物性參數(shù)（如熱導(dǎo)率等）的影響。隨著科學(xué)技術(shù)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(shè)計了一種新結(jié)構(gòu)的熱式質(zhì)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(yīng)用于各領(lǐng)域的大口徑氣體管路流量測量，尤其是在通風(fēng)管道領(lǐng)域應(yīng)用更為廣泛。
我國對熱式質(zhì)量流量計的研究主要在2000年以后，礦冶研究院、中國科學(xué)院及華中科技大學(xué)等科研機構(gòu)與高校都在進行熱式氣體質(zhì)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(zhì)量儀表的技術(shù)研究也有了快速的發(fā)展。國內(nèi)熱式質(zhì)量流量計的市場應(yīng)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(zhì)量流量計應(yīng)用的最大特點是精度高、量程比大、結(jié)構(gòu)簡單、壓損小、便于安裝維護、故障率低、準確性和重復(fù)性好，不受溫度和壓力影響，但儀表檢測的響應(yīng)速度相對較慢。在大口徑通風(fēng)管道中應(yīng)用時，所測結(jié)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(fēng)管道不規(guī)則流場應(yīng)用的檢測精度。當前國內(nèi)外在熱式質(zhì)量流量計領(lǐng)域的研究方向主要集中在以下方面：
a. 改進熱式質(zhì)量流量計的傳感器結(jié)構(gòu)，達到提升測量精度并增強環(huán)境適應(yīng)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(zhì)量流量計，以更加適應(yīng)大口徑管道氣體流量的測量。
