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氣體質量流量控制器

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產(chǎn)品簡介

氣體質量流量控制器

詳細介紹

氣體質量流量控制器技術說明書

目錄

1. 用途和特點

2. 主要技術指標

3. 結構工作原理

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. 氣體質量流量轉換系數(shù)

9.保證、保修與服務

1用途和特點

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

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備

1.1氣體質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)定的通用技術條件和命名方法。

本技術說明書為氣體質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主要技術指標:

序號	項目	內容
		一般精度	高精度
１	流量范圍	0～5，10，20，30，50，100，200，300，500SCCM; 0～1, 2, 3, 5, 10, 20, 30SLM,50SLM 100SLM,200SLM
2	準確度（%F.S）	±2%F.S	±1%F.S
3	線性(%F.S)	±(0.5～2)%F.S	±(0.5～1)%F.S
4	重復精度(%F·s)	±0.2%F.S
5	響應時間(sec)	1-2S
6	工作壓差范圍（MPa）	0.05～0.3 (以及其它定制范圍)
7	耐壓（MPa）	3Mp，10Mp
8	工作環(huán)境溫度（℃）	5～45度
9	輸入輸出信號電壓	A:0～+5.00V B:4-20ma C:及數(shù)字通訊式 Modbus RTU
10	電源	單電源:12V-28V 5W 雙電源: +15V±5% 50mA 15V±5% 200mA
11	外形尺寸（mm）	13028121
12	重量約（kg）	1.0

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:

質量流量控制器出廠通常用氮氣（N2）標定。

質量流量的單位規(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 結構工作原理

圖1

氣體質量流量控制器的工作原理

氣體質量流量控制器由質量流量傳感器，分流器通道，流量控制調節(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，然后與設定的電壓進行比較，用所得的差值信號去驅動控制調節(jié)閥門，閉環(huán)控制流過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轉換卡。

控制操作一般在流量顯示儀上進行。在流量顯示儀內設置有三位閥門控制開關，當置“關閉"位時，閥門關閉；當置“清洗"位時，閥門開到，以便氣路清洗，或作為流量計使用；當置于“閥控"時，則按設定電壓的數(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量流量成正比, 滿量程(F.S) 流量檢測輸出電壓為+5.00V。質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:

當質量流量控制器的“閥控"線置于“清洗"位時，也可以當質量流量計使用。在做流量計使用時，流量檢測電壓的輸出值可能達+10V以上，不過要注意，當流量超過滿量程值（+5.00V）后，流量檢測電壓與通過的實際流量不成線性對應關系。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氣體質量流量控制器外形及安裝尺寸如圖2二所示

圖2 氣體質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,用另一只扳手旋轉螺母。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，硬質塑料管等等。氣體質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 質量流量控制器的接線

氣體質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。

圖五氣體質量流量控制器的端子定義圖

4.4 質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(shù)，數(shù)模）轉換卡，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；

. 閥開關接到控制閥門關繼電器的一端，控制閥門關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，將導致電源短路，損壞設備，因此，不能兩個繼電器同時動作。

4.5 零點的調節(jié)

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

. 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行調節(jié)，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：

. 調零時流量控制器中不得通氣。

. 調零必須在開機預熱15 分鐘以后進行，以待控制器零點的穩(wěn)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 選擇設定信號的來源，信號的來源可選擇內部和外部，與流量顯示儀連接時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斷開。

5.2 開機操作

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。

開閉氣的操作，可以由總閥門或流量顯示儀上的閥開關來實現(xiàn)

5.3 清洗與關閉功能

欲用氣體吹洗管路，可將閥開關置為“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 內部及其上游殘存氣體。然后將閥關閉，再開氣，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，實現(xiàn)自動控制。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)轉換器連接，+5.00V 輸出電壓對應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

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

5.7 關機斷電源后，流量自動載止。推薦先關氣，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?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的氣壓，應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。工作壓差不在規(guī)定的范圍內，流量將無法關閉或調小。在使用大流量的質量流量控制器時，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量程值。

控制器電磁調節(jié)閥并不能當做氣路截止閥使用，一般情況下用戶應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，可以通過氣體質量流量轉換系數(shù)進行換算，將質量控制器顯示出的流量讀數(shù)，與某使用氣體的轉換系數(shù)相乘，即得該被測氣體在標準狀態(tài)下的質量流量。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換系數(shù)。

7故障判斷和處理

序號	故障現(xiàn) 象	故障可能原因	處理方法
1	開機后，無氣流流過	1.1 氣源未開，氣路不通	接通氣源，開通氣路
		1.2 閥控開關關閉	將閥開關置于“閥控"位或“清洗"位
		1.3 無設定信號	檢查設定電位器和“內外"設定開關的狀態(tài)等
		1.4 過濾器堵塞	*更換過濾器
		1.5 調節(jié)閥故障	檢查閥線包是否斷，*清洗調節(jié)閥
		1.6 電路故障	*維修電路
2	開機不通氣的情況下，流量檢測不正常	2.1 零點偏差	調整調零電位器
		2.2 電源故障	*檢查±15V電源等
		2.3 傳感器故障	*更換傳感器
		2.4 運算放大器或其它電路故障	*更換運放，維修電路
3	在閥門關閉的情況下，仍有較大的流量流過	3.1 入口氣壓過高，進出氣口之間的壓差超過額定值	適當降低輸入氣壓，減小氣壓差
		3.2 閥門污染	*清洗閥門，更換密封件
		3.3 調節(jié)閥故障	*重新調整調節(jié)閥
4	流量顯示不能達到滿量程值	4.1 氣壓降低于額定值	提高入口氣壓
		4.2 通道堵塞	*清洗MFC通道
		4.3 設定電壓低于5.00V	*檢查設定電壓
		4.4 其它電路故障	*維修電路
5	氣流控制不穩(wěn)定，有較大的波動	5.1 氣源壓強太低或不穩(wěn)	提高氣源氣壓，穩(wěn)定氣源壓強
		5.2 氣源內阻過大	降低氣源內阻（大流量時要注意開大閥門，加粗管道，以至并聯(lián)氣瓶，提高氣源供氣能力）
		5.3 電路或調節(jié)閥故障	*維修調整
6	使用高頻源時流量控制器受干擾	6.1 供電系統(tǒng)的地線和零線連接或機殼接地有問題	檢查接地系統(tǒng)，注意一點接地
		6.2 信號參考端連接問題	檢查信號連接線
		6.3 空間干擾	適當屏蔽，遠離干擾源，選用屏蔽線
7	實際流量與顯示流量不一致	7.1 顯示器量程或單位與控制器不匹配	*重調顯示器
		7.2 控制器通道被污染，引起流量精度發(fā)生偏差	*對控制器進行清洗標定
		7.3 流量計零點有較大漂移，不穩(wěn)定	*更換傳感器，維修電路
8	設定為零時仍有流量流過	8.1 調節(jié)閥漏氣	*維修調節(jié)閥
8	設定為零時仍有流量流過	8.2 流量計零點偏負	將流量計零點調為零或偏正
9	通道有很大氣流流過，而輸出無流量顯示	9.1 傳感器堵塞	*維修更換傳感器，氣源有粉塵，應在通道前加裝過濾器。若使用硅烷等特殊氣體，應注意管路的密封性和氣源干燥。
9	通道有很大氣流流過，而輸出無流量顯示	9.2 電路故障	*維修電路
10	不通氣時，發(fā)現(xiàn)零點不穩(wěn)或零點長時間慢漂移	10.1 傳感器故障	*更換傳感器

注意:標*號的項目必須由專業(yè)維修人員進行修理.

8氣體質量流量轉換系數(shù)

氣體	代號(SEMIE52-0302)	比熱（卡/克℃）	密度（克/升0℃）	轉換系數(shù)
Air 空氣	008	0.2400	1.2930	1.006
Ar 氬氣	004	0.1250	1.7837	1.415
AsH3 砷烷	035	0.1168	3.4780	0.673
BBr3三溴化硼	079	0.0647	11.1800	0.378
BCl3三氯化硼	070	0.1217	5.2270	0.430
BF3	048	0.1779	3.0250	0.508
B2H6	058	0.5020	1.2350	0.441
CCl4	101	0.1297	6.8600	0.307
CF4四氟化碳	063	0.1659	3.9636	0.428
CH4甲烷	028	0.5318	0.7150	0.719
C2H2乙炔	042	0.4049	1.1620	0.581
C2H4 乙烯	038	0.3658	1.2510	0.598
C2H6乙烷	054	0.4241	1.3420	0.481
C3H4丙炔	068	0.3633	1.7870	0.421
C3H6 丙烯	069	0.3659	1.8770	0.398
C3H8 丙烷	089	0.3990	1.9670	0.348
C4H6丁炔	093	0.3515	2.4130	0.322
C4H8 丁烯	104	0.3723	2.5030	0.294
C4H10 丁烷	111	0.4130	2.5930	0.255
C5H12 戊烷	240	0.3916	3.2190	0.217
CH3OH 甲醇	176	0.3277	1.4300	0.584
C2H6O 乙醇	073	0.3398	2.0550	0.392
C2H3Cl3 三氯乙烷	112	0.1654	5.9500	0.278
CO 一氧化碳	009	0.2488	1.2500	1.000
CO2 二氧化碳	025	0.2017	1.9640	0.737
C2N2	059	0.2608	2.3220	0.452
Cl2 氯氣	019	0.1145	3.1630	0.858
D2 氘氣	014	1.7325	0.1798	0.998
F2 氟氣	018	0.1970	1.6950	0.931
GeCl4四氯化鍺	113	0.1072	9.5650	0.267
GeH4 鍺烷	043	0.1405	3.4180	0.569
H2 氫氣	007	3.4224	0.0899	1.010
HBr溴化氫	010	0.0861	3.6100	1.000
HCl	011	0.1911	1.6270	1.000
HF 氟化氫	012	0.3482	0.8930	1.000
HI 碘化氫	017	0.0545	5.7070	0.999
H2S 硫化氫	022	0.2278	1.5200	0.844
He氦氣	001	1.2418	0.1786	1.415
Kr 氪氣	005	0.0593	3.7390	1.415
N2 氮氣	013	0.2486	1.2500	1.000
Ne 氖氣	002	0.2464	0.9000	1.415
NH3 氨氣	029	0.5005	0.7600	0.719
NO 一氧化氮	016	0.2378	1.3390	0.976
NO2二氧化氮	026	0.1923	2.0520	0.741
N2O一氧化二氮	027	0.2098	1.9640	0.709
O2氧氣	015	0.2196	1.4270	0.992
PCl3	193	0.1247	6.1270	0.358
PH3 磷烷	031	0.2610	1.5170	0.691
PF5五氟化磷	143	0.1611	5.6200	0.302
POCl3三氯氧磷	102	0.1324	6.8450	0.302
SiCl4四氯化硅	108	0.1270	7.5847	0.284
SiF4四氟化硅	088	0.1692	4.6430	0.348
SiH4硅烷	039	0.3189	1.4330	0.599
SiH2Cl2二氯氫硅	067	0.1472	4.5060	0.412
SiHCl3三氯氫硅	147	0.1332	6.0430	0.340
SF6六氟化硫	110	0.1588	6.5160	0.264
SO2二氧化硫	032	0.1489	2.8580	0.687
TiCl4四氯化鈦	114	0.1572	8.4650	0.206
WF6六氟化鎢	121	0.0956	13.2900	0.215
Xe 氙氣	006	0.0379	5.8580	1.415

附錄：氣體質量流量轉換系數(shù)使用說明

質量流量控制器/質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換系數(shù)。如是單組份氣體，其轉換系數(shù)可在我廠產(chǎn)品技術說明書查得；

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）

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(shù)值見產(chǎn)品技術說明書）

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

N1....Nn為相應氣體的分子構成系數(shù),取值見下表.