氣體質(zhì)量流量控制器技術(shù)說明書

目 錄

1. 用途和特點

2. 主要技術(shù)指標

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

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

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)量流量進行精密測量和控制。它在多個領(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)驗豐富的營銷隊伍。

本公司專業(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電子行業(yè)標準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)說明書為氣體質(zhì)量流量控制器的使用說明書。

1.2 性能更穩(wěn)定的流量計

支持 0-5V信號

支持 4-20-ma信號

支持 數(shù)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(shù)字式的與電流式的請與本公司聯(lián)系

2.1注意:

質(zhì)量流量控制器出廠通常用氮氣（N2）標定。

質(zhì)量流量的單位規(guī)定為: SCCM (標準毫升/分);

SLPM (標準升/分)

標準狀態(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流體傳遞熱量改變測量毛細管壁溫度分布的熱傳導(dǎo)分布效應(yīng)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行放大，然后與設(shè)定的電壓進行比較，用所得的差值信號去驅(qū)動控制調(diào)節(jié)閥門，閉環(huán)控制流過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管間產(chǎn)生層流，用以擴大通過流量控制器的流量。

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行。在流量顯示儀內(nèi)設(shè)置有三位閥門控制開關(guān)，當(dāng)置“關(guān)閉”位時，閥門關(guān)閉；當(dāng)置“清洗”位時，閥門開到大，以便氣路清洗，或作為流量計使用；當(dāng)置于“閥控”時，則按設(shè)定電壓的數(shù)值自動控制氣體流量。（參考流量顯示儀的使用說明書）

控制器輸出的流量檢測電壓與流過通道的質(zhì)量流量成正比, 滿量程(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(dāng)質(zhì)量流量控制器的“閥控”線置于“清洗”位時，也可以當(dāng)質(zhì)量流量計使用。在做流量計使用時，流量檢測電壓的輸出值大可能達+10V以上，不過要注意，當(dāng)流量超過滿量程值（+5.00V）后，流量檢測電壓與通過的實際流量不成線性對應(yīng)關(guān)系。清洗時，流量顯示不準確，還可能出現(xiàn)流量增大顯示反而減小的異?，F(xiàn)象，但并不會對流量計本身造成損傷。

在氣路中氣源未開啟的情況下，禁止使用清洗功能。用于“清洗”狀態(tài)的時間不宜過長，否則將對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,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,用另一只扳手旋轉(zhuǎn)螺母。特別是在拆卸接管時必須使用雙扳手操作,否則會引起接頭松動,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算機的連接方法

需用設(shè)備：

. 計算機

. A/D,D/A（模數(shù)，數(shù)模）轉(zhuǎn)換卡，每臺流量控制器各配置一個通道

. 常開繼電器式DO 兩通道，用于控制調(diào)節(jié)閥的開閉

. 高穩(wěn)定性，高抗*力的±15V 電源

. 抗*力強的電纜線

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“信號零線”與A/D，D/A 卡中的信號地相連

. 地（GND），與±15V 電源的地相連

. ±15V 線分別連接到電源的+15V，-15V 端子上

(注:單電源時,不用接15V) +15V標志為(+12-30V)輸入

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

. 閥開關(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：兩個繼電器同時動作時，將導(dǎo)致電源短路，損壞設(shè)備，因此，不能兩個繼電器同時動作。

4.5 零點的調(diào)節(jié)

流量控制器在長時間使用的過程當(dāng)中，有可能發(fā)生零點偏移，可進行零點偏移的調(diào)節(jié)。零點的調(diào)節(jié)可以兩種方式進行調(diào)節(jié)。

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

. 一種可以從流量控制器上的調(diào)零孔進行調(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)零時流量控制器中不得通氣。

. 調(diào)零必須在開機預(yù)熱15 分鐘以后進行，以待控制器零點的穩(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(tǒng)的連接方法是與流量顯示儀相聯(lián)接。

圖7七:通過顯示儀與計算機連接

圖八 直接與計算機連接

5.1 開機前的準備工作

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

5.2 開機操作

接通電源后，先預(yù)熱15 分鐘，再通氣工作，以保證測量的準確度。

開閉氣的操作，可以由總閥門或流量顯示儀上的閥開關(guān)來實現(xiàn)

5.3 清洗與關(guān)閉功能

欲用氣體吹洗管路，可將閥開關(guān)置為“清洗”位，清洗時的流量可達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，再開氣，并轉(zhuǎn)到“閥控”位工作。

5.4 外部控制和與計算機A/D 轉(zhuǎn)換器連接

若流量設(shè)定使用外部信號，應(yīng)將外部設(shè)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(zhuǎn)換器連接，實現(xiàn)自動控制。注意，流量設(shè)定的輸入阻抗大于10KΩ。

5.5 流量檢測和與計算機A/D 轉(zhuǎn)換器的連接

若用戶檢測流量輸出信號（0～+5.00V）時，將線引至外控信號插座的“流量檢測”和“0 電平”（信號零）線上即可，也可直接與計算機的模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，+5.00V 輸出電壓對應(yīng)MFC 滿量程額定流量值。注意，流量檢測輸出電流不大于3mA 。

5.6 閥控功能

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

5.7 關(guān)機斷電源后，流量自動載止。*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，須在氣路中加裝過濾器等。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溶劑氣體問題

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。使用強腐蝕性氣體和有機溶劑氣體時，應(yīng)在定貨時聲明。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 安裝位置問題

本控制器安裝時保持安裝面水平，但對位置并不特別敏感，可以任意位置安裝，非水平位安裝時若發(fā)現(xiàn)零點偏移，可調(diào)整零點后再工作。如果用戶訂貨時注明安裝位置，我廠也可根據(jù)用戶的安裝位置進行標定后出廠。

6.4 注意工作壓差

要特別注意工作介質(zhì)的氣壓，應(yīng)注意使控制器進出氣口兩端的工作壓差保持在指標范圍之內(nèi)。工作壓差不在規(guī)定的范圍內(nèi)，流量將無法關(guān)閉或調(diào)小。在使用大流量的質(zhì)量流量控制器時，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)在控制器進氣口前安裝電磁（手動）截止閥。（有必要時在控制器前后都應(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 標定和不同氣體的換算

本控制器出廠用氮氣(N2)標定。

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

標定狀態(tài)規(guī)定為： 溫度25℃；

氣壓101325Pa（760mmHg）..

用戶使用其它氣體時，可以通過氣體質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換系數(shù)進行換算，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，即得該被測氣體在標準狀態(tài)下的質(zhì)量流量。如果用戶使用混合氣體，可以通過附錄介紹的方法，計算出混合氣體的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

7故障判斷和處理

注意:標*號的項目必須由專業(yè)維修人員進行修理.

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)使用說明

質(zhì)量流量控制器/質(zhì)量流量計出廠時一般用N2 標定，實際使用中如果是其它氣體，必要時可進行讀數(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)說明書查得；

例如：一個出廠標定為100 SCCM(N2) 的 MFC，通甲烷氣體時顯示的流量為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，可以通過附錄介紹的方法, 計算出混合氣體的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

如果多組份氣體（假定由n 種氣體組成），請按下列公式計算其轉(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)值見產(chǎn)品技術(shù)說明書）

Cρ1..Cρn 為相應(yīng)氣體的定壓比熱（數(shù)值見產(chǎn)品技術(shù)說明書）

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

說明：

1) 標準狀態(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)，如果用戶按照說明書要求使用，并且產(chǎn)品沒有遭受物理損害、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，若有問題，免費維修。自行拆除,將不進行保修范圍內(nèi)!

9.1.2 用戶收到貨物后，有責(zé)任檢查及核對貨物，并通過、或電子郵件的方式及時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)品的保修是無效的。

9.1.4 在一年保修期以內(nèi)，維修是免費的。如果保修期過了，在維修前將會通知用戶需要更換的部件及維修費用。維修后，在90天以內(nèi)對修理的部分進行保修，保修件包括易損件 (聚四氟乙烯或密封圈等)。

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

9.2 服務(wù)

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