氣體質(zhì)量流量控制器

氣體質(zhì)量流量控制器技術(shù)說(shuō)明書(shū)

目 錄

1. 用途和特點(diǎn)

2. 主要技術(shù)指標

3. 結構工作原理

4. 安裝和接線(xiàn)

5. 使用方法和操作步驟

6. 注意事項

7. 故障判斷和處理

8. 氣體質(zhì)量流量轉換系數

9.保證、保修與服務(wù)

1用途和特點(diǎn)

氣體質(zhì)量流量控制器（Mass Flow Controller ）/氣體質(zhì)量流量計(Mass Flow Metre)于對氣體的質(zhì)量流量進(jìn)行精密測量和控制。它在多個(gè)領(lǐng)域的科研和生產(chǎn)中有著(zhù)重要而廣泛的應用。

廣西南寧控鑫儀表有限公司是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售各類(lèi)自動(dòng)化產(chǎn)品的高科技企業(yè)，公司座落于廣西南寧，交通極為便利，公司擁有一批高、中級工程技術(shù)人員和經(jīng)驗豐富的營(yíng)銷(xiāo)隊伍。

本公司專(zhuān)業(yè)打造流量計,特別是渦輪流量計、渦街流量計、電磁流量計、超聲波流量計、橢圓齒輪流量計、孔板、智能流量積算儀、二次儀表等自動(dòng)化設備

1.1氣體質(zhì)量流量控制器的命名方法

本公司產(chǎn)品采用中華人民共和國電子行業(yè)標準SJ/T10583-94 以及SJ37 所規定的通用技術(shù)條件和命名方法。

本技術(shù)說(shuō)明書(shū)為氣體質(zhì)量流量控制器的使用說(shuō)明書(shū)。

1.2 性能更穩定的流量計

支持 0-5V信號

支持 4-20-ma信號

支持 數字式 232 與485通訊方式

具體型與請與本公司聯(lián)系

2主要技術(shù)指標:

注:如需要數字式的與電流式的請與本公司聯(lián)系

2.1注意:

質(zhì)量流量控制器出廠(chǎng)通常用氮氣（N2）標定。

質(zhì)量流量的單位規定為: SCCM (標準毫升/分);

SLPM (標準升/分)

標準狀態(tài)規定為: 溫度 ---273.15K ( 0℃ );

氣壓 —- 101325 Pa (760mm Hg)

F.S (Full Scale): 滿(mǎn)量程值

2.2功耗:

單電源:12V-28V 5W

雙電源: +15V±5% 50mA 15V±5% 200mA

3 結構工作原理

圖1

氣體質(zhì)量流量控制器的工作原理

氣體質(zhì)量流量控制器由質(zhì)量流量傳感器，分流器通道，流量控制調節閥和放大控制電路等部件組成。

本流量控制器利用流動(dòng)流體傳遞熱量改變測量毛細管壁溫度分布的熱傳導分布效應而制成。

采用毛細管傳熱溫差量熱法原理測量氣體的質(zhì)量流量，可以不受溫度壓力的影響。將傳感器測得的流量信號進(jìn)行放大，然后與設定的電壓進(jìn)行比較，用所得的差值信號去驅動(dòng)控制調節閥門(mén)，閉環(huán)控制流過(guò)通道的流量使之與設定的流量相等。

分流器在主通道和毛細管間產(chǎn)生層流，用以擴大通過(guò)流量控制器的流量。

控制器輸出的流量以電壓形式輸出，滿(mǎn)量程為5.00V。

控制器一般可以與計算機或與之相兼容的流量顯示儀連接。

氣體質(zhì)量流量控制器直接與計算機連接,則需要用戶(hù)另行提供電源和A/D,D/A轉換卡。

控制操作一般在流量顯示儀上進(jìn)行。在流量顯示儀內設置有三位閥門(mén)控制開(kāi)關(guān)，當置“關(guān)閉"位時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉；當置“清洗"位時(shí)，閥門(mén)開(kāi)到，以便氣路清洗，或作為流量計使用；當置于“閥控"時(shí)，則按設定電壓的數值自動(dòng)控制氣體流量。（參考流量顯示儀的使用說(shuō)明書(shū)）

控制器輸出的流量檢測電壓與流過(guò)通道的質(zhì)量流量成正比, 滿(mǎn)量程(F.S) 流量檢測輸出電壓為+5.00V。質(zhì)量流量控制器的流量控制范圍是(2～100)%F.S （量程比為50:1）, 流量分辨率是0.1%F.S 。

注意:

當質(zhì)量流量控制器的“閥控"線(xiàn)置于“清洗"位時(shí)，也可以當質(zhì)量流量計使用。在做流量計使用時(shí)，流量檢測電壓的輸出值可能達+10V以上，不過(guò)要注意，當流量超過(guò)滿(mǎn)量程值（+5.00V）后，流量檢測電壓與通過(guò)的實(shí)際流量不成線(xiàn)性對應關(guān)系。清洗時(shí)，流量顯示不準確，還可能出現流量增大顯示反而減小的異?，F象，但并不會(huì )對流量計本身造成損傷。

在氣路中氣源未開(kāi)啟的情況下，禁止使用清洗功能。用于“清洗"狀態(tài)的時(shí)間不宜過(guò)長(cháng)，否則將對流量控制器的性能產(chǎn)生影響.

4安裝和接線(xiàn)

4.1氣體質(zhì)量流量控制器外形及安裝尺寸如圖2二所示

圖2 氣體質(zhì)量流量控制器外形及安排尺寸

4.2 入口和出口氣路接頭，可以根據用戶(hù)的不同需求，選用兩種類(lèi)型：

1. 雙卡套（Swagelok）；

2. VCR；

連接方法如圖3，圖4四所示

圖3三雙卡套接頭的連接方法

圖4四 VCR 接頭的連接方法

注意:

按圖3 所示安裝接管時(shí),在裝上前卡套、后卡套、螺母后,先用手將螺母與接頭擰緊,再用扳手擰緊(國外進(jìn)口的Swagelok 接頭要求用扳手旋轉1.25 圈擰緊),以保證不漏氣。注意應該使用雙扳手操作,用一只扳手卡住接頭不動(dòng),用另一只扳手旋轉螺母。特別是在拆卸接管時(shí)必須使用雙扳手操作,否則會(huì )引起接頭松動(dòng),影響密封。

質(zhì)量流量控制器與氣路的連接，可以根據不同的要求，選用不同的管件，如金屬管，硬質(zhì)塑料管等等。氣體質(zhì)量流量計和流量控制器的缺省接管尺寸為Φ6。

也可以根據用戶(hù)的要求，配置下列尺寸的接頭：

雙卡套（Swagelok）：Ф3,Φ6, Φ10, Φ1/4″, Φ3/8″┉

VCR 接頭：Φ1/4″，Φ3/8″，Φ1/8″┉

4.3 質(zhì)量流量控制器的接線(xiàn)

氣體質(zhì)量流量控制器頂部安裝有連接顯示儀用的9針插頭便于連接安裝。其接線(xiàn)方法及接線(xiàn)定義如圖五所示。

圖五 氣體質(zhì)量流量控制器的端子定義圖

4.4 質(zhì)量流量控制器直接與計算機的連接方法

需用設備：

. 計算機

. A/D,D/A（模數，數模）轉換卡，每臺流量控制器各配置一個(gè)通道

. 常開(kāi)繼電器式DO 兩通道，用于控制調節閥的開(kāi)閉

. 高穩定性，高抗力的±15V 電源

. 抗力強的電纜線(xiàn)

連接方法：

. 將“設定流量"線(xiàn)與D/A 端子相連

. 將“流量輸出"線(xiàn)與A/D 端子相連

. 將“信號零線(xiàn)"與A/D，D/A 卡中的信號地相連

. 地（GND），與±15V 電源的地相連

. ±15V 線(xiàn)分別連接到電源的+15V，-15V 端子上

(注:單電源時(shí),不用接15V) +15V標志為(+12-30V)輸入

. 閥開(kāi)關(guān)接到控制閥門(mén)開(kāi)繼電器的一端，控制閥門(mén)開(kāi)的繼電器另一端接到電源的+15上；

. 閥開(kāi)關(guān)接到控制閥門(mén)關(guān)繼電器的一端，控制閥門(mén)關(guān)的繼電器另一端接到電源的-15V 上；

注意：兩個(gè)繼電器同時(shí)動(dòng)作時(shí)，將導致電源短路，損壞設備，因此，不能兩個(gè)繼電器同時(shí)動(dòng)作。

4.5 零點(diǎn)的調節

流量控制器在長(cháng)時(shí)間使用的過(guò)程當中，有可能發(fā)生零點(diǎn)偏移，可進(jìn)行零點(diǎn)偏移的調節。零點(diǎn)的調節可以?xún)煞N方式進(jìn)行調節。

. 在流量顯示儀上調零（清零）叫做外調零。 (本流量計調0在頂部)

. 一種可以從流量控制器上的調零孔進(jìn)行調節，叫做內調零。調零孔、調零電位器的位置如圖六

圖六 調零電位器位置示意圖

注意：

. 調零時(shí)流量控制器中不得通氣。

. 調零必須在開(kāi)機預熱15 分鐘以后進(jìn)行，以待控制器零點(diǎn)的穩定。

. 除調零電位器外，不得輕易調整其它電位器。

5使用方法和操作步驟

氣體質(zhì)量流量控制器可以直接與計算機連接使用，也可以連接可編程控制器，其連接方法如前所述，配合流量顯示儀，可以更方便的與計算機，可編程控制器連接，傳統的連接方法是與流量顯示儀相聯(lián)接。

圖7七:通過(guò)顯示儀與計算機連接

圖八 直接與計算機連接

5.1 開(kāi)機前的準備工作

5.1.1 用我公司提供的電纜線(xiàn)將氣體質(zhì)量流量控制器和流量顯示儀連接

5.1.2 選擇設定信號的來(lái)源，信號的來(lái)源可選擇內部和外部，與流量顯示儀連接時(shí)從顯示儀上獲得設定信號。如果從其他設備上得到設定信號，則需要將信號源與設定相連接。并將顯示儀內部流量設定線(xiàn)斷開(kāi)。

5.2 開(kāi)機操作

接通電源后，先預熱15 分鐘，再通氣工作，以保證測量的準確度。

開(kāi)閉氣的操作，可以由總閥門(mén)或流量顯示儀上的閥開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現

5.3 清洗與關(guān)閉功能

欲用氣體吹洗管路，可將閥開(kāi)關(guān)置為“清洗"位，清洗時(shí)的流量可達該控制器額定滿(mǎn)量程流量的幾倍至幾十倍。如果不通氣，則根據需要可以抽真空以排除MFC 內部及其上游殘存氣體。然后將閥關(guān)閉，再開(kāi)氣，并轉到“閥控"位工作。

5.4 外部控制和與計算機A/D 轉換器連接

若流量設定使用外部信號，應將外部設定信號連接0～+5.00V 和“0 電平"（信號地）上即可。也可直接與計算機的D/A 轉換器連接，實(shí)現自動(dòng)控制。注意，流量設定的輸入阻抗大于10KΩ。

5.5 流量檢測和與計算機A/D 轉換器的連接

若用戶(hù)檢測流量輸出信號（0～+5.00V）時(shí)，將線(xiàn)引至外控信號插座的“流量檢測"和“0 電平"（信號零）線(xiàn)上即可，也可直接與計算機的模數轉換器連接，+5.00V 輸出電壓對應MFC 滿(mǎn)量程額定流量值。注意，流量檢測輸出電流不大于3mA 。

5.6 閥控功能

當閥開(kāi)關(guān)置于閥控位時(shí)，用戶(hù)也可通過(guò)外控信號插座上的“閥控制"線(xiàn)控制閥門(mén),當閥控線(xiàn)接-15V 時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉；當閥控線(xiàn)接+15V 時(shí)，處于清洗狀態(tài)；當閥控線(xiàn)懸空時(shí)，閥門(mén)處于自動(dòng)控制狀態(tài)。

5.7 關(guān)機斷電源后，流量自動(dòng)載止。推薦先關(guān)氣，后斷電源。

6 注意事項

6.1 使用氣體必須凈化，切忌粉塵、液體和油污。必要時(shí)，須在氣路中加裝過(guò)濾器等。如果流量控制器出口接有液體源瓶，應在流量控制器出口安裝單向閥，防止液體回流損壞流量控制器。

6.2 使用腐蝕性氣體和有機溶劑氣體問(wèn)題

控制器通道采用的材料為：SUS316L不銹鋼, 聚四氟乙烯，氟橡膠等耐蝕材料。在用戶(hù)系統無(wú)水汽、低泄漏、勤清洗、使用得當的條件下，可以用于控制一般的腐蝕性氣體。使用強腐蝕性氣體和有機溶劑氣體時(shí)，應在定貨時(shí)聲明。使用特殊腐蝕性氣體，所有密封材料都要作相應改變。

6.3 安裝位置問(wèn)題

本控制器安裝時(shí)保持安裝面水平，但對位置并不特別敏感，可以任意位置安裝，非水平位安裝時(shí)若發(fā)現零點(diǎn)偏移，可調整零點(diǎn)后再工作。如果用戶(hù)訂貨時(shí)注明安裝位置，我廠(chǎng)也可根據用戶(hù)的安裝位置進(jìn)行標定后出廠(chǎng)。

6.4 注意工作壓差

要特別注意工作介質(zhì)的氣壓，應注意使控制器進(jìn)出氣口兩端的工作壓差保持在指標范圍之內。工作壓差不在規定的范圍內，流量將無(wú)法關(guān)閉或調小。在使用大流量的質(zhì)量流量控制器時(shí)，要注意適當加粗管道和減小氣源內阻，若工作壓差小于要求值，有可能流量達不到滿(mǎn)量程值。

控制器電磁調節閥并不能當做氣路截止閥使用，一般情況下用戶(hù)應在控制器進(jìn)氣口前安裝電磁（手動(dòng)）截止閥。（有必要時(shí)在控制器前后都應加裝）

6.5 閥控操作注意：

在閥控操作為“清洗"后不能直接轉為“閥控"狀態(tài)，應先切換至“關(guān)閉"狀態(tài)。

6.6 標定和不同氣體的換算

本控制器出廠(chǎng)用氮氣(N2)標定。

質(zhì)量流量的單位規定為： SCCM (標準毫升/分) SLM（標準升/分）

標定狀態(tài)規定為： 溫度25℃；

氣壓101325Pa（760mmHg）..

用戶(hù)使用其它氣體時(shí)，可以通過(guò)氣體質(zhì)量流量轉換系數進(jìn)行換算，將質(zhì)量控制器顯示出的流量讀數，與某使用氣體的轉換系數相乘，即得該被測氣體在標準狀態(tài)下的質(zhì)量流量。如果用戶(hù)使用混合氣體，可以通過(guò)附錄介紹的方法，計算出混合氣體的轉換系數。

7故障判斷和處理

注意:標*號的項目必須由專(zhuān)業(yè)維修人員進(jìn)行修理.

8氣體質(zhì)量流量轉換系數

附錄： 氣體質(zhì)量流量轉換系數使用說(shuō)明

質(zhì)量流量控制器/質(zhì)量流量計出廠(chǎng)時(shí)一般用N2 標定，實(shí)際使用中如果是其它氣體，必要時(shí)可進(jìn)行讀數修正。方法是以流量顯示儀的流量乘以流量轉換系數。如是單組份氣體，其轉換系數可在我廠(chǎng)產(chǎn)品技術(shù)說(shuō)明書(shū)查得；

例如：一個(gè)出廠(chǎng)標定為100 SCCM(N2) 的 MFC，通甲烷氣體時(shí)顯示的流量為86 SCCM， 從附錄8.1 查得甲烷的轉換系數為0.719 ，則甲烷的實(shí)際流量為86×0.719 即61.8 SCCM 。如果用戶(hù)使用混合氣體，可以通過(guò)附錄介紹的方法, 計算出混合氣體的轉換系數。

如果多組份氣體（假定由n 種氣體組成），請按下列公式計算其轉換系數C

基本公式： C=0.3106N/p（Cp）

其中：p 為氣體的密度

Cp 為氣體的定壓比熱

N 為一固定系數（與該氣體的組份有關(guān)）

對于混合氣體：N=N1(ω1/ωT)+N2(ω2/ωT)+.+Nn(ωn/ωT)

其中：ω1..ωn 為相應氣體的流量

ωT...... 為混合氣體的流量

ρ1..ρn為相應氣體的密度（數值見(jiàn)產(chǎn)品技術(shù)說(shuō)明書(shū)）

Cρ1..Cρn 為相應氣體的定壓比熱（數值見(jiàn)產(chǎn)品技術(shù)說(shuō)明書(shū)）

N1....Nn為相應氣體的分子構成系數,取值見(jiàn)下表.

說(shuō)明：

1) 標準狀態(tài)為：壓力101325Pa（760mmHg）溫度0℃。

2) 氣體質(zhì)量流量轉換系數表中未列出的氣體，有關(guān)參數請向我們索取。

9保證、保修與服務(wù)

9.1 產(chǎn)品保證和保修

9.1.1 本公司生產(chǎn)的MFC/MFM 產(chǎn)品在出貨一年以?xún)?，如果用?hù)按照說(shuō)明書(shū)要求使用，并且產(chǎn)品沒(méi)有遭受物理?yè)p害、污染、改裝或翻新，我們保證產(chǎn)品的材料、加工和性能的質(zhì)量，若有問(wèn)題，免費維修。自行拆除,將不進(jìn)行保修范圍內!

9.1.2 用戶(hù)收到貨物后，有責任檢查及核對貨物，并通過(guò)、電話(huà)或電子郵件的方式及時(shí)通知本公司銷(xiāo)售部有關(guān)收貨情況。

9.1.3 保修期內，產(chǎn)品必須由本公司或的服務(wù)中心修理，否則，產(chǎn)品的保修是無(wú)效的。

9.1.4 在一年保修期以?xún)?，維修是免費的。如果保修期過(guò)了，在維修前將會(huì )通知用戶(hù)需要更換的部件及維修費用。維修后，在90天以?xún)葘π蘩淼牟糠诌M(jìn)行保修，保修件包括易損件 (聚四氟乙烯或密封圈等)。

9.1.5 用戶(hù)使用過(guò)有毒、有污染或腐蝕性氣體的產(chǎn)品, 如果沒(méi)有出示清除污染及凈化處理的證明，本公司將不負責修理或保修。

9.2 服務(wù)

本公司的產(chǎn)品工程師將會(huì )幫助您解決關(guān)于操作、標定、機電連接、工作條件要求、氣體轉換等方面的問(wèn)題。我們提供技術(shù)支持與維護, 提供產(chǎn)品的使用培訓。