流量控制器的原理是什么？

質(zhì)量流量控制器由流量傳感器、分流器通道、流量調(diào)節(jié)閥門和放大控制器等部分組成。質(zhì)量流量控制器的剖面結(jié)構(gòu)圖見圖1。由于金屬密封的MFC價(jià)格較高,通常要求不高的場(chǎng)合,均采用橡膠密封的MFC。氣體流量傳感器采用毛細(xì)管傳熱溫差量熱法原理測(cè)量氣體的質(zhì)量流量(無(wú)需溫度壓力補(bǔ)償)。將傳感器加熱電橋測(cè)得的流量信號(hào)送入放大器放大, 放大后的流量檢測(cè)電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較, 再將差值信號(hào)放大后去控制調(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。分流器決定主通道的流量。與質(zhì)量流量控制器配套的流量顯示儀上設(shè)置有穩(wěn)壓電源,數(shù)字電壓表, 設(shè)定電位器, 外設(shè)、內(nèi)設(shè)轉(zhuǎn)換和三位閥控開關(guān)等。氣體質(zhì)量流量控制器與流量顯示儀連接后的工作原理。

流量控制器概述簡(jiǎn)介

質(zhì)量流量計(jì)直接測(cè)量通過流量計(jì)的介質(zhì)的質(zhì)量流量,還可測(cè)量介質(zhì)的密度及間接測(cè)量介質(zhì)的溫度。針對(duì)氣體質(zhì)量流量控制器的實(shí)際工藝參數(shù)，對(duì)該流量計(jì)進(jìn)行“個(gè)性化標(biāo)準(zhǔn)”，從而實(shí)現(xiàn)在實(shí)際使用流量點(diǎn)的一定范圍內(nèi)，該氣體質(zhì)量流量控制器的實(shí)際測(cè)量誤差(與標(biāo)準(zhǔn)值的差)趨于零。由于變送器是以單片機(jī)為核心的智能儀表，因此可根據(jù)上述三個(gè)基本量而導(dǎo)出十幾種參數(shù)供用戶使用。質(zhì)量流量計(jì)組態(tài)靈活，功能強(qiáng)大,性能價(jià)格比高，是新一代流量?jī)x表。

測(cè)量管道內(nèi)質(zhì)量流量的流量測(cè)量?jī)x表。在被測(cè)流體處于壓力、溫度等參數(shù)變化很大的條件下，若僅測(cè)量體積流量，則會(huì)因?yàn)榱黧w密度的變化帶來(lái)很大的測(cè)量誤差。在探頭設(shè)計(jì)中，盡可能采用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料制造構(gòu)架并采用絕熱、絕緣硅膠對(duì)探頭密封以減少導(dǎo)熱量。在容積式和差壓式流量計(jì)中，被測(cè)流體的密度可能變化30％，這會(huì)使流量產(chǎn)生30～40％的誤差。隨著自動(dòng)化水平的提高，許多生產(chǎn)過程都對(duì)流量測(cè)量提出了新的要求?；瘜W(xué)反應(yīng)過程是受原料的質(zhì)量(而不是體積)控制的。蒸氣、空氣流的加熱、冷卻效應(yīng)也是與質(zhì)量流量成比例的。產(chǎn)品質(zhì)量的嚴(yán)格控制、飛機(jī)的燃料量控制，也都需要準(zhǔn)確的質(zhì)量流量測(cè)量。因此質(zhì)量流量計(jì)是一種重要的流量測(cè)量?jī)x表。

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流量控制器的控制響應(yīng)速度

物理時(shí)間常數(shù)

物理時(shí)間常數(shù)用希臘字母Tau來(lái)表示，是現(xiàn)今為數(shù)不多的用來(lái)描述響應(yīng)時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)之一，即：控制器到達(dá)設(shè)定值某個(gè)百分比所需要的時(shí)間，被定義為1-1/e， 其中e是作為自然對(duì)數(shù)底數(shù)的無(wú)理數(shù)，其值為2.72，所以1-1/e即為設(shè)定值的63.2%。倘若液體中含有懸浮顆粒物，抽濕過程可能會(huì)留下固體顆粒，從而導(dǎo)致質(zhì)量流量計(jì)或質(zhì)量流量控制器內(nèi)留有殘?jiān)?。雖然該定義是一個(gè)物理標(biāo)準(zhǔn)，可能說(shuō)明不了什么問題，因?yàn)橛嘞碌脑O(shè)定值的36.8%所花費(fèi)的時(shí)間可能多于或少于之前的63.2%。從下面示波器截圖中可以看到：ALICAT?質(zhì)量流量控制器僅用了7.4毫秒便到達(dá)了設(shè)定值的63.2%。

任意設(shè)定值百分比變化區(qū)域

不少質(zhì)量流量控制器的技術(shù)參數(shù)采用設(shè)定值某一百分比區(qū)間內(nèi)的變化來(lái)定義設(shè)備響應(yīng)速度，比如：從設(shè)定值的10%到達(dá)90%所需要的時(shí)間。四、設(shè)備的精度高價(jià)位也會(huì)高，并且還需要精心的維護(hù)，在振動(dòng)以及使用條件進(jìn)行經(jīng)常檢查等，確保精度以及儀表的安全。由于和后的 10%控制響應(yīng)曲線變化，由此而得出的控制響應(yīng)速度可能無(wú)法與實(shí)際的控制性能等同。如下圖所示，ALICAT?質(zhì)量流量控制器用了11.4毫秒到達(dá)設(shè)定值， 從示波器波形圖中可以清晰地觀察到：50%那段跨度，低于10%和高于90%那兩段的跨度則小了很多。就該圖而言，如果按照從設(shè)定值10%到達(dá)90%所用的時(shí)間來(lái)定義設(shè)備響應(yīng)速度的話，那么結(jié)論是6~7毫秒。

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流量控制器容易受這幾個(gè)方面的影響

質(zhì)量流量控制器是一種測(cè)量氣體流量的儀表，其測(cè)量值不因溫度或壓力的波動(dòng)而失準(zhǔn)，不需要溫度壓力補(bǔ)償，可根據(jù)需要進(jìn)行流量設(shè)定，自動(dòng)地將流量恒定在設(shè)定值上，即使系統(tǒng)壓力有波動(dòng)或環(huán)境溫度有變化，也不會(huì)使其偏離設(shè)定值。除正常安裝要求外，要特別注意減少振動(dòng)影響，因?yàn)橘|(zhì)量流量控制器是基于振動(dòng)原理工作的，外加振動(dòng)會(huì)引入干擾。可以地控制氣體的給定量，這對(duì)很多工藝過程的流量控制，是用于對(duì)于不同氣體的比例控制。直接測(cè)量氣體的質(zhì)量流量，輸出質(zhì)量流量信號(hào)，不用其他設(shè)備?？梢缘臏y(cè)量微小流量，采用分流裝置，又可以測(cè)量大流量，而且溫度，壓力范圍很大。

一、壓力狀況

在加氣機(jī)中使用的質(zhì)量流量控制器測(cè)量的氣體的壓力不低于20MPa，壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大氣壓。被加熱探頭里面含有一個(gè)加熱器，在靠近壁面附近布置一個(gè)溫差熱電偶并用導(dǎo)熱系數(shù)與密度之比較大的石墨填充。高壓改變了振動(dòng)管的內(nèi)應(yīng)力，提高了彈性管的等效剛度，從而使振動(dòng)管的振動(dòng)頻率增大，兩管的相位差減?。粴怏w流經(jīng)振動(dòng)管時(shí)，存在壓降，使得振動(dòng)管受力不對(duì)稱，這也對(duì)相位差有影響。

二、溫度影響

用于加氣機(jī)的CMF工作溫度遠(yuǎn)低于室溫，溫度影響必須考慮；介質(zhì)溫度或環(huán)境溫度變化會(huì)改變測(cè)量振動(dòng)管的楊氏模量和影響零漂的結(jié)構(gòu)等各種因素。

三、流速問題

壓縮氣體密度低，流速快，其影響不能忽略。理想情況下，流速增大則振動(dòng)管的振動(dòng)頻率減小。通常流體密度變化小，可以認(rèn)為流速與流體質(zhì)量流量正比，因此流速的補(bǔ)償可以轉(zhuǎn)化為流量變化的非線性因素進(jìn)行補(bǔ)償。

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