氣體質量流量控制器

氣體質量流量控制器

測量管道內質量流量的流量測量儀表。 熱式氣體質量流量計目前,國內使用最為廣泛的是熱式氣體質量流量計。 12.

氣體質量流量控制器(MFC)

首先區分一下氣體質量流量控制器(MFC)與氣體質量流量計(MFM),MFC是帶有控制氣體質量流量的裝置,而MFM是不具有控制氣體質量流量功能的裝置。
MFC為Mass Flow Controller的縮寫,即質量流量控制。流體在鏇轉的管內流動時會對管壁產生一個力,它是科里奧利在1832年研究水輪機時發現的,簡稱科氏力。質量流量計以科氏力為基礎,在感測器內部有兩根平行的T型振管,中部裝有驅動線圈,兩端裝有拾振線圈,變送器提供的激勵電壓加到驅動線圈上時,振動管作往復周期振動,工業過程的流體介質流經感測器的振動管,就會在振管上產生科氏力效應,使兩根振管扭轉振動,安裝在振管兩端的拾振線圈將產生相位不同的兩組信號,這兩個信號差與流經感測器的流體質量流量成比例關係。計算機解算出流經振管的質量流量。不同的介質流經感測器時,振管的主振頻率不同,據此解算出介質密度。安裝在感測器器振管上的鉑電阻可間接測量介質的溫度。
質量流量計直接測量通過流量計的介質的質量流量,還可測量介質的密度及間接測量介質的溫度。由於變送器是以單片機為核心的智慧型儀表,因此可根據上述三個基本量而導出十幾種參數供用戶使用。質量流量計組態靈活,功能強大,性能價格比高,是新一代流量儀表。
測量管道內質量流量的流量測量儀表。在被測流體處於壓力、溫度等參數變化很大的條件下,若僅測量體積流量,則會因為流體密度的變化帶來很大的測量誤差。在容積式和差壓式流量計中,被測流體的密度可能變化30%,這會使流量產生30~40%的誤差。隨著自動化水平的提高,許多生產過程都對流量測量提出了新的要求。化學反應過程是受原料的質量(而不是體積)控制的。蒸氣、空氣流的加熱、冷卻效應也是與質量流量成比例的。產品質量的嚴格控制、精確的成本核算、飛機和飛彈的燃料量控制,也都需要精確的質量流量測量。因此質量流量計是一種重要的流量測量儀表。
質量流量計可分為兩類:一類是直接式,即直接輸出質量流量;另一類為間接式或推導式,如套用超聲流量計和密度計組合,對它們的輸出再進行乘法運算以得出質量流量。
直接式質量流量計 直接式質量流量計有多種類型,如量熱式、角動量式、陀螺式和雙葉輪式等。
(1) 主要參數:
質量流量精度: ±0.002×流量±零點漂移
密度測量精度: ±0.003g/cm3
密度測量範圍: 0.5~1.5g/cm3
溫度測量範圍: ±1°C
(2) 感測器相關數據:
環境溫度: -40~60°C
介質溫度: -50~200°C
防爆類型: iBⅡBT3
關聯設備: 配套變送器
(3) 變送器相關數據:
工作溫度: 0~60°C
相對濕度: 95%以下
電 源: 220±10%VAC,50Hz或24±5%VDC,40W

產品特點

 1.採用新型感測器,始動流量低、壓力損失小、抗振與抗脈動流性能好,不易腐蝕、可靠性好、使用壽命長。
 2.採用新型微處理器與高性能的集成晶片,運算精度高,整機功能強大,性能優越。
 3.採用先進的微功耗高新技術,整機功耗低。既能用內電池長期供電運行,又可由外電源供電運行。
 4.按流量頻率信號,可將儀表係數最多分八段自動進行線性修正,可根據用戶需要提高儀表的計算精度。
 5.採用EEPROM數據存貯技術,具備歷史數據的存貯與查詢功能,三種歷史數據記錄方式可供用戶選擇。
 6.流量計表頭可180°鏇轉,安裝使用簡單方便。
 7.高精確度,一般可達±1.5%R、±1.0%R。
 8.氣體流量質量控制器重複性好,短期重複性可達0.05%R~0.2%R,正是由於具有良好的重複性,在貿易結算中是優先選用的流量計。
 9.可檢測被測氣體的溫度、壓力和流量,能進行流量自動跟蹤補償,並顯示標準狀態下(Pn=101.325KPa, Tn=293.15K)的氣體流量;可實時查詢溫度、壓力、時間、日期等數據。

氣體質量流量計常見類型 

1. 容積式流量計,又稱定排量流量計。它利用機械測量元件把流體連續不斷的分割成單個已知的體積部分,根據測量室逐次重複的充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流體體積流量。
2. 浮子式流量計,又稱轉子流量計,是變面積式流量計的一種,在一根由下向上擴大的垂直錐管中,圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的,從而使浮子可以在錐管中自由的上升和下降。
3. 差圧式流量計 ,是根據安裝於管道中流量檢測件產生的差壓,已知的流體的條件和檢測間與管道的尺寸來計算流量的儀表。
4. 渦街流量計,在流體中安放一根非流線型游渦發生體,流體在發生體兩側交替的分離釋放出兩串規則地交錯排列的游渦的儀表。
5. 渦輪流量計,是速度式流量計中的主要種類,它採用多葉片的轉子(渦輪)感受流體平均流速,從而推導出流量或總量的儀表。
6. 超聲流量計,通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈衝)的作用以測量流量的儀表。
7. 電磁流量計,電磁流量計是根據法拉弟電磁感應定律製成的一種測量導電性液體的儀表。電磁流量計有一系列優良特性,可以解決其它流量計不易套用的問題,如髒污流、腐蝕流的測量。
8. 熱式流量計,熱式流量計感測器包含兩個感測元件,一個速度感測器和一個溫度感測器。它們自動地補償和校正氣體溫度變化。儀表的電加熱部分將速度感測器加熱到高於工況溫度的某一個定值,使速度感測器和測量工況溫度的感測器之間形成恆定溫差。當保持溫差不變時,電加熱消耗的能量,也可以說熱消散值,與流過氣體的質量流量成正比,它適合單一氣體和固定比例多組份氣體的測量。
科里奧利式流量計,其原理是利用流體在振管內流動時產生的科氏力,以直接或間接地方法測量其力而得到流體質量流量。

熱式氣體質量流量計

目前,國內使用最為廣泛的是熱式氣體質量流量計。其原理如下:
“在直徑較細的感應管中放置兩對加熱器,並將其控制在同一溫度。當流體流動時,氣體將上游的部分熱量帶給下游,而下游的加熱器從上方獲取熱量溫度上升。這時,利用上下加熱器之間產生的溫度差和流體的質量流量成比例的原理,來測定流量。”(附:qm=KCpA△T Cp定壓比熱容 A測量管繞組(即加熱系統)與周圍環境熱交換系統之間的熱傳導係數; K -------儀表常數
詳細情況MFC廠家的宣傳冊或者使用說明書上有圖解說明,您可以看一下。下面我來解釋概念性的東西。簡單舉個例子說明吧。例如,想像一下……放置兩台電熱器,用一條線將兩台電熱器連線起來,自己坐線上的中點處交叉的直角線上,很暖和。兩台電熱器發散同樣的熱量,你坐在離兩台電熱器同等距離的正中間位置,接受雙方的熱量,是溫度最高的地方。在這個炎熱的季節,說這樣的話,真是熱得無法忍受啊…… 這時,在側面加一個電風扇,離電風扇近的一方發散出來的熱,被吹到遠一點的電熱器,你坐的地方也會覺得稍微涼一些。風扇吹得越快就越涼快。 這和熱式感應管中的道理一樣,風扇的強度(風量)=氣體的流量。反過來,要想檢測流量的話,可以說“測量一下氣體流過的時候兩台電熱器之間移動的熱量即可”

熱式氣體質量流量計用途

說了這么多,相信大家最關心的還是這個東東能用來做什麼?下面我就將它的用途簡略描述一下: 1. 鍋爐、裂解爐用燃料氣質量流量測量控制;
2. 石油化工、採油、火炬氣質量流量測量;
3. 燃燒爐用空氣品質流量測量控制;燃汽輪機氫氣質量流量和控制;
4. 食品加工及飲料氣體質量流量和控制;
5. 水廠氯氣質量流量控制;
6. 生產半導體時高純度氣體質量流量測量;
7. 催化劑、化學添加劑質量流量測量;
8. 泵的保護控制、泵密封、潤滑油池泄漏檢測;
9. 空調系統控制;
10. 儀表用空氣、工藝空氣、氮氣等質量流量測量。
11. 氣體分析儀,大氣採樣器
12. 泄露監測
13. 氣體分配系統
14. 實驗室氣體測量
15. 醫學套用
16. 燃料電池
17. 套用氣體:Air, O2, N2, He, Ar, CO2, H2, CH4, C3H8, N2O, SF6, C3H6, CO, C4H10, 等絕大多數氣體。

氣體質量流量計常見問題

實際使用中發現,當輸入的氣體不同時控制顯示的數值與實際不符,這是什麼原因呢,其實原因很簡單,因為在MFC行業中,有一種參數叫CF,即氣體轉換係數(下面簡稱CF)。而MFC行業中又把N2(氮氣)定義為標準氣體M。N2的C值為1.00,其他的氣體以氮氣為中心,分布在0.1到1.4左右。
CF大於1.00的代表氣體是單原子氣體He(氦)、Ar(氬)、Kr(氪)、Xe(氙)。和N2相近的氣體有02(氧氣)、H2(氫氣)、F2(氟)等。0.5以下的有SF6、WF6、SiCl4等。如果是幾種氣體的混合在一起的話,簡單的分析其比率,用各自的CF值計算即可。我覺得如果稍微了解氣體的話,就會分出苗條的輕量級和大力士的重量級。雖然有一部分例外,但一般是這樣的。
CF的說明在各廠家的主頁、宣傳冊和使用說明書上都有。但是,如果只記住了概念,可能會像在烈日下曬昏了頭的Deco那樣會把話說反,所以下面就講一個實例來加深記憶。
假設某台MFC是用N2標定的,但是實際流過的氣體是He,實際的流量比N2多。各個廠家的He的CF值稍有不同,但大約都在1.4,所以簡單的說就是比N2多出1.4倍的流量。反過來,如果N2流過He的MFC,實際的流量大約是1÷1.4=約0.71,少30%的流量
因此您的控制器發現流量不準時,是不是考慮出廠標定CF是否與你的氣源相同。

國內氣體質量流量控制器廠商

目前國內已有兩家廠商專門生產MFC、MFM。一家為七星華創,一家為北京慧博隆儀器。七星是上市公司產品繁多,控制器只是一種小產品。慧博隆是民營企業,成立八年來一直致力於控制器的生產與研發,目前熱式流量計技術成熟,性能穩定而且最關鍵的是價格與服務相當不錯,可能這是民營企業的最大優點吧。

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