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质量流量控制器基础知识
关注:3651  发布时间:2013-10-25  作者:爱诺仪表  来源:
1. 什么是质量流量计?什么是质量流量控制器?

质量流量计,即Mass Flow Meter(缩写为MFM), 是一种准确测量气体流量的仪表,其测量值不因温度或压力的波动而失准,不需要温度压力补偿。
质量流量控制器, 即Mass Flow Controller(缩写为MFC), 不但具有质量流量计的功能,更重要的是,它能自动控制气体流量,即用户可根据需要进行流量设定,MFC自动地将流量恒定在设定值上,即使系统压力有波动或环境温度有变化,也不会使其偏离设定值。简单地说,质量流量控制器就是一个稳流装置, 是一个可以手动设定或与计算机联接自动控制的气体稳流装置。

2. 质量流量控制器的原理是什么?
质量流量控制器由流量传感器、分流器通道、流量调节阀门和放大控制器等部分组成。流量传感器采用毛细管传热温差量热法原理测量气体的质量流量(无需温度压力补偿)。将传感器加热电桥测得的流量信号送入放大器放大, 放大后的流量检测电压与设定电压进行比较, 再将差值信号放大后去控制调节阀门,闭环控制流过通道的流量使之与设定的流量相等。分流器决定主通道的流量。与质量流量控制器配套的流量显示仪上设置有稳压电源,数字电压表, 设定电位器, 外设、内设转换和三位阀控开关等。

3. 怎么理解质量流量计/质量流量控制器的流量单位?
气体质量流量单位一般以sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute,每分钟标准毫升)和slm(Standard Liter per Minute,每分钟标准升)来表示。这意味着,这种仪表在不同的使用条件下,指示的流量均是标准状态下的流量。标准状态规定为: 气压—101325Pa (760mm Hg); 温度—0℃ (273.15K)。这是这种仪表和其它流量计的重要区别,也是sccm﹑slm不同于mL/min﹑L/min 之处。
对多数用户而言,体积流量的表示方法很符合习惯﹑便于使用,但也有用户需要知道单位时间内流过介质的质量(如g/min),这个要求是很容易实现的。因为标准状态下的气体密度是一个常数, 可以方便地查到,因而简单地做一个乘法(以密度乘以若干slm)即可实现。所以说,在标准状态下的体积流量就等同于质量流量。

4.  什么情况下用质量流量计, 什么情况下用质量流量控制器 ? 
一般而言,仅对流量进行计量或监测时,用质量流量计;需要对流量进行控制时,用质量流量控制器。某些测量场合,用二者皆可,如对毛细管流通能力的测量,当定压测流的时候, 用质量流量计; 当定流测压时, 需要用质量流量控制器。注意, 当质量流量控制器处于清洗状态时, 也可以当质量流量计使用, 只不过气压降要比普通质量流量计大一些。

5.  质量流量计 / 质量流量控制器的主要优点是什么? 
(1)  流量的测量和控制不因温度或压力的波动而失准。
对于多数流量测控系统而言,很难避免系统的压力波动及环境和介质的温度变化。对于普通的流量计,压力及温度的波动将导致较大的误差;对于质量流量计 / 质量流量控制器,则一般可以忽略不计。
(2)  测量控制的自动化
质量流量计 / 质量流量控制器可以将流量测量值以输出标准电信号输出。这样很容易实现对流量的数字显示﹑累积流量自动计量﹑数据自动记录﹑计算机管理等。对质量流量控制器而言,还可以实现流量的自动控制。通常, 模拟的MFC/MFM输入输出信号为0~+5V或4~20mA, 数字式MFC/MFM还配有RS232或RS485数字串行通讯口, 能非常方便地与计算机连接, 进行自动控制。
(3)  准确控制流量
质量流量控制器可以准确控制气体的给定量,这对很多工艺过程的流量控制﹑对于不同气体的比例控制等特别有用。
(4)  适用范围宽
有很宽的工作压力范围,我们的产品可以从真空直到10MPa; 可以适用于多种气体介质(包括一些腐蚀性气体,如HCL);有很宽的流量范围,我们的产品最小流量范围可达0~5 sccm,最大流量范围可达0~200 slm。流量显示的分辨率可达满量程的0.1%, 流量控制范围是满量程的2~100% (量程比为-- 50:1), 因此在很多领域得到广泛应用。

6. 质量流量计的缺点是什么? 使用质量流量控制器害怕什么?
相对廉价的转子流量计来说, 质量流量计的主要缺点就是价格比较昂贵。
使用质量流量控制器有四怕: 
第一怕粉尘, 若粉尘进入流量计会堵塞传感器和分流器, 造成测量误差, 要求在进气口前加装过滤器; 
第二怕液体和油污进入MFC, 会造成失控, 如果MFC的出口接有液体罐, 需要在MFC出口加上单向阀, 防止液体回流; 
第三怕使用潮湿的腐蚀性气体, 潮湿的腐蚀性气体会使不锈钢生锈, 造成MFC通道损坏, 因此要求在使用腐蚀性气体前, 要对气体和MFC管路系统进行干燥处理; 
第四怕在使用强腐蚀性、易燃易爆、有毒等危害性气体时不按安全规则操作, 有可能造成产品损坏和其它更严重的损失。正确使用, 安全操作, 对每个用户都是重要的。

7.  质量流量控制器能用于控制腐蚀性气体和特殊气体吗? 如何选择密封材料? 
质量流量控制器可以用于控制各种气体, 包括腐蚀性气体和特殊气体, 但是要注意, 对于使用腐蚀性气体和特殊气体, 需要恰当选择型号和密封材料。用户在订货时, 需要向供货厂商特殊声明使用气体, 以免因为选型或选择密封材料错误, 造成严重损失。
通常气体质量流量控制器接触工作气体的湿材料为316L不锈钢、聚四氟乙烯和密封材料等, 密封材料又分为金属密封和橡胶密封两大类。金属密封的材料一般为不锈钢、金或镍等耐腐蚀材料。采用金属密封的MFC原则上可以用于任何气体, 包括各种腐蚀性气体和特种气体。对于三溴化硼、三氯化硼、氟化氢等强腐蚀性气体和MOCVD使用的金属氧化物气体建议采用金属密封的MFC。
由于金属密封的MFC价格较高, 通常要求不高的场合, 均采用橡胶密封的MFC。如果不特殊声明, MFC都采用氟橡胶密封, 可以用于大多数酸性和碱性腐蚀性气体, 例如可以用于氯化氢等卤族干燥气体。其它一些特殊腐蚀性气体, 需要采用特种橡胶。氨气——需要采用耐氨橡胶, 如乙丙橡胶、氯丁橡胶或丁晴橡胶; 有机溶剂汽氛(丙酮、甲苯等)——需要采用硅橡胶; 三溴化硼、三氯化硼、氟化氢等——需要采用全氟橡胶。
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