氣體質量流量控制器

首先區分一下

MFC為Mass Flow Controller的縮寫，即質量流量控制。流體在旋轉的管內流動時會對管壁產生一個力，它是科里奧利在1832年研究水輪機時發現的，簡稱科氏力。質量流量計以科氏力為基礎，在感測器內部有兩根平行的T型振管，中部裝有驅動線圈，兩端裝有拾振線圈，變送器提供的激勵電壓加到驅動線圈上時，振動管作往複周期振動，工業過程的流體介質流經感測器的振動管，就會在振管上產生科氏力效應，使兩根振管扭轉振動，安裝在振管兩端的拾振線圈將產生相位不同的兩組信號，這兩個信號差與流經感測器的流體質量流量成比例關係。計算機解算出流經振管的質量流量。不同的介質流經感測器時，振管的主振頻率不同，據此解算出介質密度。安裝在感測器器振管上的鉑電阻可間接測量介質的溫度。

質量流量計直接測量通過流量計的介質的質量流量，還可測量介質的密度及間接測量介質的溫度。由於變送器是以單片機為核心的智能儀錶，因此可根據上述三個基本量而導出十幾種參數供用戶使用。質量流量計組態靈活，功能強大，性能價格比高，是新一代流量儀錶。

測量管道內質量流量的流量測量儀錶。在被測流體處於壓力、溫度等參數變化很大的條件下，若僅測量體積流量，則會因為流體密度的變化帶來很大的測量誤差。在容積式和差壓式流量計中，被測流體的密度可能變化30%，這會使流量產生30～40%的誤差。隨著自動化水平的提高，許多生產過程都對流量測量提出了新的要求。化學反應過程是受原料的質量(而不是體積)控制的。蒸氣、空氣流的加熱、冷卻效應也是與質量流量成比例的。產品質量的嚴格控制、精確的成本核算、飛機和導彈的燃料量控制，也都需要精確的質量流量測量。因此質量流量計是一種重要的流量測量儀錶。

質量流量計可分為兩類：一類是直接式，即直接輸出質量流量；另一類為間接式或推導式，如應用超聲流量計和密度計組合，對它們的輸出再進行乘法運算以得出質量流量。

直接式質量流量計 直接式質量流量計有多種類型，如量熱式、角動量式、陀螺式和雙葉輪式等。

(1) 主要參數:

質量流量精度: ±0.002×流量±零點漂移

密度測量精度: ±0.003g/cm3

密度測量範圍: 0.5~1.5g/cm3

溫度測量範圍: ±1°C

(2) 感測器相關數據:

環境溫度: －40~60°C

介質溫度: －50~200°C

防爆類型: iBⅡBT3

關聯設備: 配套變送器

(3) 變送器相關數據:

工作溫度: 0~60°C

相對濕度: 95%以下

電徠 源: 220±10%VAC,50Hz或24±5%VDC,40W

1. 容積式流量計，又稱定排量流量計。它利用機械測量元件把流體連續不斷的分割成單個已知的體積部分，根據測量室逐次重複的充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流體體積流量。

2. 浮子式流量計，又稱轉子流量計，是變面積式流量計的一種，在一根由下向上擴大的垂直錐管中，圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的，從而使浮子可以在錐管中自由的上升和下降。

3. 差圧式流量計，是根據安裝於管道中流量檢測件產生的差壓，已知的流體的條件和檢測間與管道的尺寸來計算流量的儀錶。

4. 渦街流量計，在流體中安放一根非流線型游渦發生體，流體在發生體兩側交替的分離釋放出兩串規則地交錯排列的游渦的儀錶。

5. 渦輪流量計，是速度式流量計中的主要種類，它採用多葉片的轉子（渦輪）感受流體平均流速，從而推導出流量或總量的儀錶。

6. 超聲流量計，通過檢測流體流動對超聲束（或超聲脈衝）的作用以測量流量的儀錶。

7. 電磁流量計，電磁流量計是根據法拉弟電磁感應定律製成的一種測量導電性液體的儀錶。電磁流量計有一系列優良特性，可以解決其它流量計不易應用的問題，如臟污流、腐蝕流的測量。

8. 熱式流量計，熱式流量計感測器包含兩個感測元件，一個速度感測器和一個溫度感測器。它們自動地補償和校正氣體溫度變化。儀錶的電加熱部分將速度感測器加熱到高於工況溫度的某一個定值，使速度感測器和測量工況溫度的感測器之間形成恆定溫差。當保持溫差不變時，電加熱消耗的能量，也可以說熱消散值，與流過氣體的質量流量成正比，它適合單一氣體和固定比例多組份氣體的測量。

科里奧利式流量計，其原理是利用流體在振管內流動時產生的科氏力，以直接或間接地方法測量其力而得到流體質量流量。

目前，國內使用最為廣泛的是熱式氣體質量流量計。其原理如下：

“在直徑較細的感應管中放置兩對加熱器，並將其控制在同一溫度。當流體流動時，氣體將上游的部分熱量帶給下游，而下游的加熱器從上方獲取熱量溫度上升。這時，利用上下加熱器之間產生的溫度差和流體的質量流量成比例的原理，來測定流量。”（附：qm=KCpA△T Cp定壓比熱容 A測量管繞組（即加熱系統）與周圍環境熱交換系統之間的熱傳導係數； K -------儀錶常數）

想像一下……放置兩台電熱器，用一條線將兩台電熱器連接起來，自己坐在線的中點處交叉的直角線上，很暖和。兩台電熱器發散同樣的熱量，你坐在離兩台電熱器同等距離的正中間位置，接受雙方的熱量，是溫度最高的地方。在這個炎熱的季節，說這樣的話，真是熱得無法忍受啊…… 這時，在側面加一個電風扇，離電風扇近的一方發散出來的熱，被吹到遠一點的電熱器，你坐的地方也會覺得稍微涼一些。風扇吹得越快就越涼快。這和熱式感應管中的道理一樣，風扇的強度（風量）=氣體的流量。反過來，要想檢測流量的話，可以說“測量一下氣體流過的時候兩台電熱器之間移動的熱量即可”

1. 鍋爐、裂解爐用燃料氣質量流量測量控制；

2. 石油化工、採油、火炬氣質量流量測量；

3. 燃燒爐用空氣質量流量測量控制；燃汽輪機氫氣質量流量和控制；

4. 食品加工及飲料氣體質量流量和控制；

5. 水廠氯氣質量流量控制；

6. 生產半導體時高純度氣體質量流量測量；

7. 催化劑、化學添加劑質量流量測量；

8. 泵的保護控制、泵密封、潤滑油池泄漏檢測；

9. 空調系統控制；

10. 儀錶用空氣、工藝空氣、氮氣等質量流量測量。

11. 氣體分析儀，大氣採樣器

12. 泄露監測

13. 氣體分配系統

14. 實驗室氣體測量

15. 醫學應用

16. 燃料電池

17. 應用氣體：Air, O2, N2, He, Ar, CO2, H2, CH4, C3H8, N2O, SF6, C3H6, CO, C4H10, 等絕大多數氣體。

實際使用中發現，當輸入的氣體不同時控制顯示的數值與實際不符，其實原因很簡單，因為在MFC行業中，有一種參數叫CF，即氣體轉換係數（下面簡稱CF）。而MFC行業中又把N2（氮氣）定義為標準氣體M。N2的C值為1.00，其他的氣體以氮氣為中心，分佈在0.1到1.4左右。

CF大於1.00的代表氣體是單原子氣體He(氦)、Ar(氬)、Kr(氪)、Xe(氙)。和N2相近的氣體有02（氧氣）、H2（氫氣）、F2（氟）等。0.5以下的有SF6、WF6、SiCl4等。如果是幾種氣體的混合在一起的話，簡單的分析其比率，用各自的CF值計算即可。我覺得如果稍微了解氣體的話，就會分出苗條的輕量級和大力士的重量級。雖然有一部分例外，但一般是這樣的。

假設某台MFC是用N2標定的，但是實際流過的氣體是He，實際的流量比N2多。各個廠家的He的CF值稍有不同，但大約都在1.4，所以簡單的說就是He氣相同示數時，是N2的1.4倍流量。反過來，如果N2流過He的MFC，實際的流量大約是1÷1.4=約0.71，少30%的流量

因此控制器發現流量不準時，考慮出廠標定CF是否與你的氣源相同。