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流量控制器基本原理
通过测量气体流经流量器内加热元件时的冷却效应来计量气体流量的。气体通过的测量段内有两个热阻元件,其中一个作为温度检测,另一个作为加热器。温度传感元件用于检测气体温度,加热器则通过改变电流来保持其温度与被测气体的温度之间有一个恒定的温度差。倘若液体中含有悬浮颗粒物,抽湿过程可能会留下固体颗粒,从而导致质量流量计或质量流量控制器内留有残渣。当气体流速增加,冷却效应越大,使须保持热电阻间恒温的电流也越大。此热传递正比于气体质量流量,即供给电流与气体质量流量有一对应的函数关系来反映气体的流量。
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流量控制器优点
热式质量流量器可测量低流速(气体0.02~2m/s)微小流量;浸入式热式质量流量计可测量低~中偏高流速(气体2~60m/s),插入式热式质量流量计更适合于大管径。
热式质量流量计无活动部件,无分流管的热分布式仪表无阻流件,压力损失很小;带分流管的热分布式仪表和浸入性仪表,虽在测量管道中置有阻流件,但压力损失也不大。
热式质量流量计使用性能相对可靠。与推导式质量流量仪表相比,不需温度传感器,压力传感器和计算单元等,仅有流量传感器,组成简单,出现故障概率小。
热分布式仪表用于H2 、N2 、O2、CO 、NO等接近理想气体的双原子气体,不必用这些气体专门标定,直接就用空气标定的仪表,实验证明差别仅2%左右;用于Ar、He等单原子气体则乘系数1.4即可;用于其他气体可用比热容换算,但偏差可能稍大些。
气体的比热容会随着压力温度而变,但在所使用的温度压力附近不大的变化可视为常数。
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质量流量控制器原理
质量流量控制器是利用热传导原理测量流体流量的仪表,质量流量控制器采用恒温差法对气体质量流量进行准确测量。质量流量控制器具有体积小,数字化程度高,安装方便,测雖确等优点。脉动引起的测量误差通常使仪表输出偏高,其程度取决于脉动幅值和频率。质量流量控制器可用于玻璃、太阳能、大气监测、工业制作、石油石化、煤炭冶金、制气配气、环保等各种工业企业的气体管路分配控制、烃类气体、可燃性气体、烟道气等气体的质量流量或实际工况的体积流量测量和监控。
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流量控制器的控制响应速度
物理时间常数
物理时间常数用希腊字母Tau来表示,是现今为数不多的用来描述响应时间的标准之一,即:控制器到达设定值某个百分比所需要的时间,被定义为1-1/e, 其中e是作为自然对数底数的无理数,其值为2.72,所以1-1/e即为设定值的63.2%。虽然该定义是一个物理标准,可能说明不了什么问题,因为余下的设定值的36.8%所花费的时间可能多于或少于之前的63.2%。从下面示波器截图中可以看到:ALICAT?质量流量控制器仅用了7.4毫秒便到达了设定值的63.2%。当用于大流量测量时,可采用分流的方法,即仅测量分流部分流量,再求得总流量,以扩大量程范围。
任意设定值百分比变化区域
不少质量流量控制器的技术参数采用设定值某一百分比区间内的变化来定义设备响应速度,比如:从设定值的10%到达90%所需要的时间。由于和后的 10%控制响应曲线变化,由此而得出的控制响应速度可能无法与实际的控制性能等同。如下图所示,ALICAT?质量流量控制器用了11.4毫秒到达设定值, 从示波器波形图中可以清晰地观察到:50%那段跨度,低于10%和高于90%那两段的跨度则小了很多。质量流量控制器可用于玻璃、太阳能、大气监测、工业制作、石油石化、煤炭冶金、制气配气、环保等各种工业企业的气体管路分配控制、烃类气体、可燃性气体、烟道气等气体的质量流量或实际工况的体积流量测量和监控。就该图而言,如果按照从设定值10%到达90%所用的时间来定义设备响应速度的话,那么结论是6~7毫秒。
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