
W-NK-10BE是日本品川株式會(huì)社(SHINAGAWA Corporation,注冊(cè)名稱(chēng)為“㈱品川製作所")推出的一款大容量濕式氣體流量計(jì),屬于W-NK系列中的高規(guī)格型號(hào)。品川自1929年起便涉足氣體流量計(jì)的研發(fā)與制造,近百年的技術(shù)積淀使其在精密氣體流量測(cè)量領(lǐng)域確立了不可撼動(dòng)的市場(chǎng)地位。
W-NK系列是品川專(zhuān)門(mén)面向低壓小流量測(cè)量任務(wù)而設(shè)計(jì)的容積式濕式流量計(jì),以“精密氣體流量計(jì)"的代名詞而在行業(yè)內(nèi)享有盛譽(yù)。W-NK-10BE作為該系列的10升轉(zhuǎn)筒容量規(guī)格,測(cè)量范圍覆蓋20至6000升/小時(shí)(0.33至100升/分鐘),以實(shí)測(cè)容積法實(shí)現(xiàn)不受氣體比重與粘度影響的絕對(duì)體積計(jì)量,廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)研究、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)過(guò)程控制以及流量校準(zhǔn)等對(duì)精度和重復(fù)性有高要求的場(chǎng)合。
W-NK-10BE在型號(hào)命名上承載了清晰的產(chǎn)品定位信息:末尾的“BE"后綴表示防腐B型(在耐腐蝕性方面經(jīng)過(guò)特殊強(qiáng)化,與標(biāo)準(zhǔn)A型加以區(qū)隔);“10"表示計(jì)量滾筒容量為10升,即鼓輪每轉(zhuǎn)一圈通過(guò)的氣體體積為10升;“W-NK"則是Wet(濕式)-NK(系列代號(hào))的縮寫(xiě)。這一命名體系使型號(hào)本身成為產(chǎn)品關(guān)鍵參數(shù)的直觀(guān)載體。
W-NK-10BE基于真實(shí)體積積分原理工作,是一種物理量型積分流量計(jì)。其核心計(jì)量組件是一個(gè)被密封液體(水或油)浸潤(rùn)的鼓輪,鼓輪內(nèi)部分隔成3至4個(gè)容積精確的計(jì)量室。
工作過(guò)程解析:當(dāng)被測(cè)氣體由入口進(jìn)入流量計(jì)時(shí),首先進(jìn)入液面上方的計(jì)量室,逐漸充滿(mǎn)該室的全部容積。計(jì)量室充滿(mǎn)后,在氣體壓力的驅(qū)動(dòng)下,鼓輪發(fā)生旋轉(zhuǎn),該室離開(kāi)液面開(kāi)始排氣,氣體經(jīng)由螺旋形氣路通道從出口排出;與此同時(shí),下一個(gè)計(jì)量室進(jìn)入液面以下并開(kāi)始重復(fù)上述充氣與排空過(guò)程。這一系列“充氣—旋轉(zhuǎn)—排氣"的周期性動(dòng)作使鼓輪軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被精確傳遞至機(jī)械計(jì)數(shù)器,最終由模擬指針和積算數(shù)字顯示累積流量值。
氣密性設(shè)計(jì):W-NK-10BE的關(guān)鍵技術(shù)特征在于“液封"結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性。被測(cè)氣體在整個(gè)流路中始終處于被液體密封隔絕的狀態(tài),從入口到出口之間沒(méi)有任何泄漏通道。這意味著,即使微小到每分鐘僅數(shù)升的微流量,也能被100%地捕獲和計(jì)量,不會(huì)因泄漏而造成測(cè)量損失。
W-NK-10BE的主要技術(shù)參數(shù)如下:
| 參數(shù)項(xiàng)目 | 技術(shù)指標(biāo) |
|---|---|
| 型號(hào) | W-NK-10BE |
| 測(cè)量范圍 | 20~6000 L/h(0.33~100 L/min) |
| 滾筒容量 | 10 L |
| 指針每轉(zhuǎn)讀數(shù) | 10 L |
| 分辨率(最小刻度) | 20 mL |
| 測(cè)量精度(重復(fù)性) | 1/2量程以下 ±0.1%(標(biāo)準(zhǔn)偏差),1/2量程以上 ±0.15%(標(biāo)準(zhǔn)偏差) |
| 壓力損失 | 300 Pa |
| 使用壓力范圍 | -10 kPa ~ +10 kPa(負(fù)壓使用需咨詢(xún)) |
| 使用溫度范圍 | -10 ~ +50℃ |
| 接續(xù)接頭外徑 | Φ25 mm |
| 脈沖率 | 100 mL/p |
| 外形尺寸(W×D×H) | 537 × 372 × 678 mm |
| 本體凈重 | 29.5 kg |
| 灌液后重量 | 57.2 kg |
| 主體材質(zhì) | 殼體、計(jì)量鼓輪均為不銹鋼(SUS304) |
| 接合方式 | 氬弧焊接/釬焊接合 |
在技術(shù)指標(biāo)的解析方面,以下幾點(diǎn)值得重點(diǎn)關(guān)注。
測(cè)量精度是W-NK系列突出的性能指標(biāo)。1/2量程以上±0.15%、1/2量程以下±0.1%的重復(fù)性,來(lái)源于容積法本身的物理確定性——計(jì)量室的幾何容積是固定的,驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)所需克服的液體阻力也是恒定的,因此測(cè)量結(jié)果不受氣體成分、比重和粘度的變化所影響。這一精度等級(jí)使得W-NK系列在多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景中可作為基準(zhǔn)級(jí)流量計(jì)使用。
壓力損失(300 Pa)體現(xiàn)了儀器的低壓損特性。低壓力損失意味著流量計(jì)對(duì)氣源系統(tǒng)的負(fù)載影響極小,即使測(cè)量流量較小的場(chǎng)合也不會(huì)產(chǎn)生顯著的背壓波動(dòng)。
寬廣的測(cè)量范圍是W-NK-10BE的另一核心競(jìng)爭(zhēng)力。最大量程6000 L/h與最小測(cè)量值20 L/h之比達(dá)到1:300,這一寬廣的動(dòng)態(tài)范圍使同一臺(tái)設(shè)備可覆蓋從微量逸散氣體監(jiān)測(cè)到大流量輸氣管道測(cè)量的多種任務(wù)。
整體材質(zhì)方面,W-NK-10BE的核心組件——計(jì)量鼓輪與外殼——均采用SUS304不銹鋼制成,接觸氣體的切削加工部件同樣選用不銹鋼;接合部采用氬弧焊接或釬焊接合工藝,確保了整體結(jié)構(gòu)的耐用性和氣密性。與標(biāo)準(zhǔn)A型中部分部件使用黃銅不同,BE型選用全不銹鋼設(shè)計(jì),在耐腐蝕性方面得到顯著強(qiáng)化。
W-NK系列提供了標(biāo)準(zhǔn)A型和防腐B型兩種材質(zhì)方案,以適應(yīng)不同氣體介質(zhì)的兼容性需求。
標(biāo)準(zhǔn)A型適用于空氣、煤氣、天然氣等無(wú)腐蝕性成分氣體的測(cè)量。A型的計(jì)量鼓輪和測(cè)量轉(zhuǎn)子采用不銹鋼(SUS304)制造,確?;灸透g能力;但其他部件(如殼體部分、接合件等)采用黃銅(C3604BD),適用于清潔、干燥、非腐蝕性的測(cè)量環(huán)境。
防腐B型面向腐蝕性氣體,如臭氧(O?)、含硫氣體(SO?、H?S)、氯氣(Cl?)、氯化氫(HCl)以及含有NOx成分的煙氣等測(cè)量任務(wù)。B型的殼體、計(jì)量鼓輪及所有切削加工部件均全面采用不銹鋼(SUS304),接合部使用氬弧焊接或釬焊接合,最大限度消除腐蝕性氣體對(duì)金屬部件的侵蝕風(fēng)險(xiǎn)。W-NK-10BE屬于B型,其全不銹鋼結(jié)構(gòu)適用于廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合,包括含塵量測(cè)量氣體、漏氣檢測(cè)、污染測(cè)量氣體、氫氣、氧氣以及含有SOx、NOx的尾氣等。
從維護(hù)角度看,品川濕式燃?xì)獗淼哪甓葯z修主要關(guān)注密封液體的補(bǔ)充與更換、機(jī)械計(jì)數(shù)器的潤(rùn)滑以及整體氣密性檢查。由于鼓輪的全不銹鋼結(jié)構(gòu)避免了電化學(xué)腐蝕問(wèn)題,實(shí)際運(yùn)行中的磨損和腐蝕非常有限,檢修間隔可適當(dāng)延長(zhǎng)。
全系列型號(hào)規(guī)格一覽:
| 型號(hào) | 測(cè)量范圍(L/min) | 測(cè)量范圍(L/h) | 轉(zhuǎn)子容積(L) | 每轉(zhuǎn)讀數(shù)(L) | 分辨率(mL) | 接口直徑(mm) | 外形尺寸(mm) | 凈重(kg) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| W-NK-0.5 | 0.016–5 | 1–300 | 0.5 | 0.5 | 1 | Φ9.5 | 288×198×435 | 5.0 |
| W-NK-1 | 0.033–10 | 2–600 | 1.0 | 1.0 | 1 | Φ9.5 | 318×218×484 | 5.6 |
| W-NK-2 | 0.066–20 | 4–1200 | 2.0 | 2.0 | 5 | Φ13 | 360×262×510 | 9.0 |
| W-NK-2.5 | 0.083–25 | 5–1500 | 2.5 | 5.0 | 20 | Φ13 | 360×262×510 | 9.5 |
| W-NK-5 | 0.16–50 | 10–3000 | 5.0 | 5.0 | 10 | Φ19 | 448×305×590 | 16.5 |
| W-NK-10 | 0.33–100 | 20–6000 | 10.0 | 10.0 | 20 | Φ25 | 537×372×678 | 29.5 |
如上表所示,品川W-NK系列從0.5升到10升共6個(gè)規(guī)格,用戶(hù)可根據(jù)預(yù)期的氣體流量范圍進(jìn)行選型。W-NK-10BE作為系列中最大容量的型號(hào),在外形尺寸與重量方面也相應(yīng)最大。
密封液體的選擇對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性有直接影響。標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用中使用蒸餾水作為密封介質(zhì),但須注意水溫變化會(huì)引起體積膨脹效應(yīng),進(jìn)而影響測(cè)量精度。在低溫環(huán)境中或測(cè)量易溶于水的特定氣體(如CO?、NH?)時(shí),應(yīng)選用低粘度密封油替代水,以避免氣體溶解導(dǎo)致的測(cè)量誤差。品川建議用戶(hù)根據(jù)被測(cè)氣體的化學(xué)特性與工作溫度范圍,選擇適當(dāng)?shù)拿芊庖后w類(lèi)型。
W-NK-10BE隸屬于品川濕式燃?xì)獗懋a(chǎn)品矩陣中的“實(shí)驗(yàn)/環(huán)境測(cè)量用"系列。品川的全系濕式燃?xì)獗懋a(chǎn)品涵蓋以下四大系列,各具明確的應(yīng)用定位:
WS型(微流量/實(shí)驗(yàn)用) :主要面向小流量及實(shí)驗(yàn)應(yīng)用場(chǎng)景。殼體采用PBT工程塑料,計(jì)量鼓輪為聚碳酸酯(PC),整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊輕量。WS型引入溢流式半自動(dòng)液位調(diào)節(jié)系統(tǒng),大幅簡(jiǎn)化了日常操作和維護(hù)流程。其工作壓力范圍為0–10 kPa,工作溫度范圍為4–40℃,適用極限微小流量(0.016 L/min)的精密計(jì)量。
W-NK型(實(shí)驗(yàn)/環(huán)境測(cè)量用) :W-NK-10BE即歸屬此系列。該系列外殼與計(jì)量鼓輪均為不銹鋼材質(zhì),耐用性與耐腐蝕性突出,是實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的濕式燃?xì)獗硇吞?hào)。
W-NT型(大流量用) :面向大流量工業(yè)場(chǎng)景設(shè)計(jì),經(jīng)過(guò)多年改進(jìn)優(yōu)化,在保持品川高精度傳統(tǒng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了大流量測(cè)量能力。W-NT型涵蓋W-NT-25、W-NT-100等規(guī)格,適用于較大氣體流量處理的工業(yè)場(chǎng)合。
W-NH型(中高壓用) :外殼符合壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),具有優(yōu)良的耐壓性和氣密性,適用于壓力范圍大于常規(guī)使用范圍的現(xiàn)場(chǎng)。
W-NK-10BE憑借其容積法測(cè)量的物理確定性、全不銹鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕能力以及1:300的寬動(dòng)態(tài)范圍,在以下領(lǐng)域發(fā)揮著的作用。
計(jì)量校準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)傳遞:品川W-NK系列因其實(shí)測(cè)容積法的天然準(zhǔn)確性,被計(jì)量院所作為一級(jí)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置使用。該系列流量計(jì)可用于膜式燃?xì)獗?、渦街流量計(jì)、熱式質(zhì)量流量計(jì)等各類(lèi)氣體流量計(jì)的檢定與校準(zhǔn),其精度等級(jí)經(jīng)日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院(AIST)認(rèn)證,是流量量值傳遞體系中的核心載體。在中國(guó)的量值溯源體系中,由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院建立的濕式氣體流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置,同樣可實(shí)現(xiàn)對(duì)W-NK系列等精密流量計(jì)的檢定,確保測(cè)量結(jié)果與國(guó)家基準(zhǔn)的一致性。隨著計(jì)量法的修訂,品川校準(zhǔn)用濕式氣體流量計(jì)已成為一款可作為內(nèi)部流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與其他流量計(jì)進(jìn)行比較檢查和校準(zhǔn)的產(chǎn)品。
環(huán)境監(jiān)測(cè)與污染源排查:環(huán)境監(jiān)測(cè)站常采用W-NK-2A型(4–1200 L/h)作為校準(zhǔn)基準(zhǔn),用于大氣采樣儀的CH?、CO?累積流量標(biāo)定。W-NK-10BE應(yīng)用于需要更大流量范圍的場(chǎng)合時(shí),可滿(mǎn)足含濕量較大、氣體成分復(fù)雜的煙氣監(jiān)測(cè)和泄漏檢測(cè)需求。對(duì)于需要處理含Cl?、SO?煙氣的工業(yè)污染源排查任務(wù),防腐型W-NK-10B可直接測(cè)量煙氣流量并通過(guò)脈沖輸出接口同步記錄流量波動(dòng),輔助定位泄漏點(diǎn)。
科研實(shí)驗(yàn)室中的精密氣體流量測(cè)量:在碳納米管CVD合成、MOF材料制備等氣體驅(qū)動(dòng)反應(yīng)中,品川濕式流量計(jì)可用于精準(zhǔn)控制反應(yīng)氣體(如乙烯、氫氣、CH?)的瞬時(shí)流量和累積注入量,精度達(dá)0.1%。防腐型W-NK-1B采用EPDM密封,可耐受含硫蝕刻氣體(如H?S),適用于半導(dǎo)體材料蝕刻工藝開(kāi)發(fā)。
工業(yè)過(guò)程控制:在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域,W-NK防腐型(SUS304殼體)通過(guò)液封隔離設(shè)計(jì)杜絕高危氣體泄漏,脈沖信號(hào)(10 mL/p)可聯(lián)動(dòng)PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)流量控制,精度顯著優(yōu)于常規(guī)熱式流量計(jì)。在沼氣(CH?/H?S混合氣)產(chǎn)量監(jiān)測(cè)中,W-NK-5B型的全通徑轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)可有效避免污泥雜質(zhì)堵塞,僅300 Pa的極低壓損保障了長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
新能源與氫能應(yīng)用:氫燃料電池的陽(yáng)極循環(huán)氣(H?/CO混合氣體)測(cè)試中,W-NK-1A型可耐受50℃露點(diǎn)濕度,避免電解液蒸氣對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生干擾,為燃料電池性能評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。
實(shí)測(cè)容積法帶來(lái)的精度保障:W-NK-10BE以固定容積的計(jì)量室為核心測(cè)控單元,通過(guò)機(jī)械計(jì)數(shù)計(jì)量室充滿(mǎn)和排空的循環(huán)次數(shù)直接得出累計(jì)流量。這是一種絕對(duì)測(cè)量方法,不受氣體成分、比重和粘度變化的影響,測(cè)量結(jié)果具有物理確定性。±0.1%/±0.15%的重復(fù)性精度使其在非標(biāo)準(zhǔn)氣體測(cè)量中仍能保持穩(wěn)定性能。
嚴(yán)密的液封結(jié)構(gòu)與微流量適應(yīng)性:流量計(jì)內(nèi)部的氣體通道全程被液體密封,從入口到出口之間無(wú)泄漏路徑,可捕捉并計(jì)量微小至20 mL/min級(jí)別的氣體流量。
優(yōu)異的耐腐蝕性與材料選擇:BE型全面采用SUS304不銹鋼(殼體、計(jì)量鼓輪、切削加工部件),輔以氬弧焊接/釬焊接合工藝,可耐受臭氧、含硫氣體、氯化物等多類(lèi)腐蝕性氣體,顯著延長(zhǎng)設(shè)備在嚴(yán)苛環(huán)境下的使用壽命。
寬動(dòng)態(tài)范圍與低壓力損失:1:300的測(cè)量范圍覆蓋和僅300 Pa的壓力損失,使設(shè)備在最小流量與最大流量?jī)啥司鼙3挚煽康臏y(cè)量性能,對(duì)氣源系統(tǒng)的附加阻力極小。
模塊化的擴(kuò)展功能:W-NK-10BE在基礎(chǔ)機(jī)械計(jì)數(shù)基礎(chǔ)上可加裝脈沖信號(hào)發(fā)信器、壓力傳感器和溫度傳感器,外接數(shù)顯流量積算儀實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)化控制,適應(yīng)工業(yè)4.0背景下的數(shù)據(jù)集成需求。同時(shí)支持負(fù)壓環(huán)境測(cè)量(負(fù)壓使用需向品川技術(shù)部門(mén)咨詢(xún)具體條件)。
選購(gòu)W-NK-10BE時(shí),以下因素需要納入綜合評(píng)估:
測(cè)量介質(zhì):如果僅需測(cè)量清潔空氣、煤氣等非腐蝕性氣體,標(biāo)準(zhǔn)A型(W-NK-10A)即可滿(mǎn)足需求,成本更為經(jīng)濟(jì);若涉及含SOx、NOx、Cl?、O?等腐蝕性氣體,必須選配BE防腐型——全不銹鋼結(jié)構(gòu)是長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的根本保障。
流量范圍:W-NK-10BE的20–6000 L/h覆蓋了中到大流量的應(yīng)用區(qū)間。建議先對(duì)測(cè)量任務(wù)的實(shí)際流量需求做出預(yù)估,并保留一定的余量裕度。若流量下限低于20 L/h,可考慮W-NK-2.5(5–1500 L/h)或更小量程型號(hào)。
壓力與溫度環(huán)境:儀器的使用壓力范圍為-10 kPa至+10 kPa(負(fù)壓使用時(shí)須向品川咨詢(xún)),使用溫度范圍為-10℃至+50℃。超出該范圍的工況將對(duì)計(jì)量精度構(gòu)成實(shí)質(zhì)性影響,需要采取保溫、冷卻或壓力調(diào)節(jié)等環(huán)境補(bǔ)償措施。
密封液體的選擇與維護(hù):蒸餾水是測(cè)量多數(shù)氣體的常用密封介質(zhì),但在測(cè)量CO?、NH?等易溶于水的氣體時(shí),應(yīng)選用密封油以防止溶解損失。密封液的液位變化會(huì)直接影響計(jì)量室容積的固定性,因此應(yīng)定期檢查液位并在必要時(shí)加以補(bǔ)充。
數(shù)據(jù)輸出需求:需要與自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的場(chǎng)合,可加裝脈沖發(fā)信器(脈沖率100 mL/p),借助數(shù)據(jù)接口將流量信號(hào)傳送至上位機(jī)。
定期校準(zhǔn):建議參考JJF 1357《濕式氣體流量計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范》對(duì)設(shè)備進(jìn)行周期性校準(zhǔn),以保持其高精度測(cè)量性能的長(zhǎng)期穩(wěn)定。
W-NK-10BE品川濕式燃?xì)獗硪园倌曛圃旖?jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),通過(guò)實(shí)測(cè)容積法的物理確定性、全不銹鋼材質(zhì)的防腐能力、1:300的寬動(dòng)態(tài)范圍以及低至300 Pa的壓力損失,在精密氣體流量測(cè)量領(lǐng)域構(gòu)建了系統(tǒng)性的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。無(wú)論是作為計(jì)量校準(zhǔn)領(lǐng)域的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置,還是在環(huán)境監(jiān)測(cè)、科研實(shí)驗(yàn)、半導(dǎo)體制造和新能源測(cè)試等場(chǎng)景中擔(dān)任核心測(cè)量工具,W-NK-10BE都以其穩(wěn)定、可靠的性能表現(xiàn),踐行著“精密氣體流量計(jì)"代名詞的品牌承諾。
從全球氣體流量測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,基于光學(xué)和熱學(xué)原理的電子流量計(jì)在響應(yīng)速度和信號(hào)數(shù)字化方面不斷進(jìn)步,但容積法測(cè)量的物理確定性使其在精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性方面仍然保持著不可替代的地位。隨著新能源、半導(dǎo)體和環(huán)保等制造領(lǐng)域?qū)怏w流量測(cè)量精度要求的持續(xù)提升,以W-NK-10BE為代表的品川濕式燃?xì)獗恚瑢⒃诟嚓P(guān)鍵場(chǎng)景中繼續(xù)扮演計(jì)量基準(zhǔn)的角色,為行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供精準(zhǔn)的氣體計(jì)量支撐。
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