氣體質(zhì)量流量控制器技術(shù)說(shuō)明書

目 錄

1. 用途和特點(diǎn)

2. 主要技術(shù)指標(biāo)

3. 結(jié)構(gòu)工作原理

4. 安裝和接線

5. 使用方法和操作步驟

6. 注意事項(xiàng)

7. 故障判斷和處理

8. 氣體質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換系數(shù)

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(jì)(Mass Flow Metre)于對(duì)氣體的質(zhì)量流量進(jìn)行精密測(cè)量和控制。它在多個(gè)領(lǐng)域的科研和生產(chǎn)中有著重要而廣泛的應(yīng)用。

廣西南寧控鑫儀表有限公司是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售各類自動(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(jí)工程技術(shù)人員和經(jīng)驗(yàn)豐富的營(yíng)銷隊(duì)伍。

本公司專業(yè)打造流量計(jì),特別是渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、橢圓齒輪流量計(jì)、孔板、智能流量積算儀、二次儀表等自動(dòng)化設(shè)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(guó)電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T10583-94 以及SJ37 所規(guī)定的通用技術(shù)條件和命名方法。

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

1.2 性能更穩(wěn)定的流量計(jì)

支持 0-5V信號(hào)

支持 4-20-ma信號(hào)

支持 數(shù)字式 232 與485通訊方式

具體型與請(qǐng)與本公司聯(lián)系

2主要技術(shù)指標(biāo):

注:如需要數(shù)字式的與電流式的請(qǐng)與本公司聯(lián)系

2.1注意:

質(zhì)量流量控制器出廠通常用氮?dú)猓?/span>N2）標(biāo)定。

質(zhì)量流量的單位規(guī)定為: SCCM (標(biāo)準(zhǔn)毫升/分);

SLPM (標(biāo)準(zhǔn)升/分)

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)規(guī)定為: 溫度 ---273.15K ( 0℃ );

氣壓 —- 101325 Pa (760mm Hg)

F.S (Full Scale): 滿量程值

2.2功耗:

單電源:12V-28V 5W

雙電源: +15V±5% 50mA 15V±5% 200mA

3 結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)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(cè)量毛細(xì)管壁溫度分布的熱傳導(dǎo)分布效應(yīng)而制成。

采用毛細(xì)管傳熱溫差量熱法原理測(cè)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(cè)得的流量信號(hào)進(jìn)行放大，然后與設(shè)定的電壓進(jìn)行比較，用所得的差值信號(hào)去驅(qū)動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥門，閉環(huán)控制流過(guò)通道的流量使之與設(shè)定的流量相等。

分流器在主通道和毛細(xì)管間產(chǎn)生層流，用以擴(kuò)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，滿量程為5.00V。

控制器一般可以與計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)連接,則需要用戶另行提供電源和A/D,D/A轉(zhuǎn)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(nèi)設(shè)置有三位閥門控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)置“關(guān)閉"位時(shí)，閥門關(guān)閉；當(dāng)置“清洗"位時(shí)，閥門開(kāi)到，以便氣路清洗，或作為流量計(jì)使用；當(dāng)置于“閥控"時(shí)，則按設(shè)定電壓的數(shù)值自動(dòng)控制氣體流量。（參考流量顯示儀的使用說(shuō)明書）

控制器輸出的流量檢測(cè)電壓與流過(guò)通道的質(zhì)量流量成正比, 滿量程(F.S) 流量檢測(cè)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(dāng)質(zhì)量流量控制器的“閥控"線置于“清洗"位時(shí)，也可以當(dāng)質(zhì)量流量計(jì)使用。在做流量計(jì)使用時(shí)，流量檢測(cè)電壓的輸出值可能達(dá)+10V以上，不過(guò)要注意，當(dāng)流量超過(guò)滿量程值（+5.00V）后，流量檢測(cè)電壓與通過(guò)的實(shí)際流量不成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。清洗時(shí)，流量顯示不準(zhǔn)確，還可能出現(xiàn)流量增大顯示反而減小的異?，F(xiàn)象，但并不會(huì)對(duì)流量計(jì)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(zhǎng)，否則將對(duì)流量控制器的性能產(chǎn)生影響.

4安裝和接線

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(jù)用戶的不同需求，選用兩種類型：

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?jǐn)Q緊(國(guó)外進(jìn)口的Swagelok 接頭要求用扳手旋轉(zhuǎn)1.25 圈擰緊),以保證不漏氣。注意應(yīng)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(zhuǎn)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(jù)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(jì)和流量控制器的缺省接管尺寸為Φ6。

也可以根據(jù)用戶的要求，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

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。其接線方法及接線定義如圖五所示。

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(jì)算機(jī)的連接方法

需用設(shè)備：

. 計(jì)算機(jī)

. A/D,D/A（模數(shù)，數(shù)模）轉(zhuǎn)換卡，每臺(tái)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(diào)節(jié)閥的開(kāi)閉

. 高穩(wěn)定性，高抗力的±15V 電源

. 抗力強(qiáng)的電纜線

連接方法：

. 將“設(shè)定流量"線與D/A 端子相連

. 將“流量輸出"線與A/D 端子相連

. 將“信號(hào)零線"與A/D，D/A 卡中的信號(hào)地相連

. 地（GND），與±15V 電源的地相連

. ±15V 線分別連接到電源的+15V，-15V 端子上

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

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

. 閥開(kāi)關(guān)接到控制閥門關(guān)繼電器的一端，控制閥門關(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(dǎo)致電源短路，損壞設(shè)備，因此，不能兩個(gè)繼電器同時(shí)動(dòng)作。

4.5 零點(diǎn)的調(diào)節(jié)

流量控制器在長(zhǎng)時(shí)間使用的過(guò)程當(dāng)中，有可能發(fā)生零點(diǎn)偏移，可進(jìn)行零點(diǎn)偏移的調(diào)節(jié)。零點(diǎn)的調(diào)節(jié)可以兩種方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。

. 在流量顯示儀上調(diào)零（清零）叫做外調(diào)零。 (本流量計(jì)調(diào)0在頂部)

. 一種可以從流量控制器上的調(diào)零孔進(jìn)行調(diào)節(jié)，叫做內(nèi)調(diào)零。調(diào)零孔、調(diào)零電位器的位置如圖六

圖六 調(diào)零電位器位置示意圖

注意：

. 調(diào)零時(shí)流量控制器中不得通氣。

. 調(diào)零必須在開(kāi)機(jī)預(yù)熱15 分鐘以后進(jìn)行，以待控制器零點(diǎn)的穩(wěn)定。

. 除調(diào)零電位器外，不得輕易調(diào)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)，可編程控制器連接，傳統(tǒng)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(jì)算機(jī)連接

圖八 直接與計(jì)算機(jī)連接

5.1 開(kāi)機(jī)前的準(zhǔn)備工作

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

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

5.2 開(kāi)機(jī)操作

接通電源后，先預(yù)熱15 分鐘，再通氣工作，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。

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

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(dá)該控制器額定滿量程流量的幾倍至幾十倍。如果不通氣，則根據(jù)需要可以抽真空以排除MFC 內(nèi)部及其上游殘存氣體。然后將閥關(guān)閉，再開(kāi)氣，并轉(zhuǎn)到“閥控"位工作。

5.4 外部控制和與計(jì)算機(jī)A/D 轉(zhuǎn)換器連接

若流量設(shè)定使用外部信號(hào)，應(yīng)將外部設(shè)定信號(hào)連接0～+5.00V 和“0 電平"（信號(hào)地）上即可。也可直接與計(jì)算機(jī)的D/A 轉(zhuǎn)換器連接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。注意，流量設(shè)定的輸入阻抗大于10KΩ。

5.5 流量檢測(cè)和與計(jì)算機(jī)A/D 轉(zhuǎn)換器的連接

若用戶檢測(cè)流量輸出信號(hào)（0～+5.00V）時(shí)，將線引至外控信號(hào)插座的“流量檢測(cè)"和“0 電平"（信號(hào)零）線上即可，也可直接與計(jì)算機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，+5.00V 輸出電壓對(duì)應(yīng)MFC 滿量程額定流量值。注意，流量檢測(cè)輸出電流不大于3mA 。

5.6 閥控功能

當(dāng)閥開(kāi)關(guān)置于閥控位時(shí)，用戶也可通過(guò)外控信號(hào)插座上的“閥控制"線控制閥門,當(dāng)閥控線接-15V 時(shí)，閥門關(guān)閉；當(dāng)閥控線接+15V 時(shí)，處于清洗狀態(tài)；當(dāng)閥控線懸空時(shí)，閥門處于自動(dòng)控制狀態(tài)。

5.7 關(guān)機(jī)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(xiàng)

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(yīng)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(jī)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。在用戶系統(tǒng)無(wú)水汽、低泄漏、勤清洗、使用得當(dāng)?shù)臈l件下，可以用于控制一般的腐蝕性氣體。使用強(qiáng)腐蝕性氣體和有機(jī)溶劑氣體時(shí)，應(yīng)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(yīng)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(duì)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(xiàn)零點(diǎn)偏移，可調(diào)整零點(diǎn)后再工作。如果用戶訂貨時(shí)注明安裝位置，我廠也可根據(jù)用戶的安裝位置進(jìn)行標(biāo)定后出廠。

6.4 注意工作壓差

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

控制器電磁調(diào)節(jié)閥并不能當(dāng)做氣路截止閥使用，一般情況下用戶應(yīng)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(yīng)加裝）

6.5 閥控操作注意：

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

6.6 標(biāo)定和不同氣體的換算

本控制器出廠用氮?dú)?/span>(N2)標(biāo)定。

質(zhì)量流量的單位規(guī)定為： SCCM (標(biāo)準(zhǔn)毫升/分) SLM（標(biāo)準(zhǔn)升/分）

標(biāo)定狀態(tài)規(guī)定為： 溫度25℃；

氣壓101325Pa（760mmHg）..

用戶使用其它氣體時(shí)，可以通過(guò)氣體質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行換算，將質(zhì)量控制器顯示出的流量讀數(shù)，與某使用氣體的轉(zhuǎn)換系數(shù)相乘，即得該被測(cè)氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的質(zhì)量流量。如果用戶使用混合氣體，可以通過(guò)附錄介紹的方法，計(jì)算出混合氣體的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

7故障判斷和處理

注意:標(biāo)*號(hào)的項(xiàng)目必須由專業(yè)維修人員進(jìn)行修理.

8氣體質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換系數(shù)

附錄： 氣體質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換系數(shù)使用說(shuō)明

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

例如：一個(gè)出廠標(biāo)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(zhuǎn)換系數(shù)為0.719 ，則甲烷的實(shí)際流量為86×0.719 即61.8 SCCM 。如果用戶使用混合氣體，可以通過(guò)附錄介紹的方法, 計(jì)算出混合氣體的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

如果多組份氣體（假定由n 種氣體組成），請(qǐng)按下列公式計(jì)算其轉(zhuǎn)換系數(shù)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(shù)（與該氣體的組份有關(guān)）

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

其中：ω1..ωn 為相應(yīng)氣體的流量

ωT...... 為混合氣體的流量

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

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

N1....Nn為相應(yīng)氣體的分子構(gòu)成系數(shù),取值見(jiàn)下表.

說(shuō)明：

1) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為：壓力101325Pa（760mmHg）溫度0℃。

2) 氣體質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換系數(shù)表中未列出的氣體，有關(guān)參數(shù)請(qǐng)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)品在出貨一年以內(nèi)，如果用戶按照說(shuō)明書要求使用，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(fèi)維修。自行拆除,將不進(jìn)行保修范圍內(nèi)!

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

9.1.3 保修期內(nèi)，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 在一年保修期以內(nèi)，維修是免費(fèi)的。如果保修期過(guò)了，在維修前將會(huì)通知用戶需要更換的部件及維修費(fèi)用。維修后，在90天以內(nèi)對(duì)修理的部分進(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(fù)責(zé)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(biāo)定、機(jī)電連接、工作條件要求、氣體轉(zhuǎn)換等方面的問(wèn)題。我們提供技術(shù)支持與維護(hù), 提供產(chǎn)品的使用培訓(xùn)。