动态 气体 配气流量计

动态 气体 配气流量计

质量流量控制器传感器采用微机械加工技术，实现微小流量测量，其特点是可靠性高、重复性好，压损小，无可动部件，量程比宽，响应时间较快，测量精度高，无需要温度压力补偿，广泛应用于轻工化工环保及半导体等工业部门的空气、氧气、氩气、氮气等气体的检测和控制。

工作原理：

感热式芯片技术是采用大规模集成电阻的工作，在芯片上，一个微热源及分别处于微热源上下游的温度传感器集成在采用MEMS的特有工艺制作的镂空桥面上，采用这这样的桥式方式制作有利于热传导，使动态响应时间大大提高，当传感器工作时，微热源与环境温度之间保持一定的温差（通常是70℃），在芯片周围形成固定的温度场分布，如果气体是单向流动，则在气道中温度场可用下述公式来计算:

式中：气体流动方向为ｘ，速度为ｖ，ａ为扩散率。如上图（式）所示，当气体流过芯片时，将会带走热量，通过质量流量qm和电压V的对应关系来计算流体的质量流量。

产品特点：

·产品集成度高，集瞬间流量显示、累计流量显示和信号输出一体，并可实现自动调节、控制阀门

·微流量感热式传感器采用大规模集成电路生产技术和材料加工技术，使流量计的微流量测量灵敏度显著提升

·微小流量气体测量，ml/min级的微流量测控，实现微小流量测量的数字化

·单个芯片的流量特性的微处理技术，使流量计的量程范围大大提高

·机电一体化优化设计，智能化的数据处理技术，使流量计具有更好的重复性，实现了计量的准确、可靠

·结构的优化，流量计的压力损失达到蕞小化

·采用国际蕞新的传感技术，使流量计工作更稳定、可靠

·零点自校功能，测量更准确

·多种气体实际标定，全量程补偿

·快速响应、数据自动存储，配合上位机可实现网络集中管理

·规格齐全，量程范围宽，可根据用户要求单独标定

·精度等级高，满足用户高精度测量要求

·独有的流量计报警功能，使监控更可靠

·操作、设置界面友好、简便，可根据需要自行设定相关参数

·运用行业多，是科研院所、分析仪表行业、半导体行业、光伏行业、玻璃镀膜、石油化工行业微小气体流量控制产品升级换代的优选

技术参数：

·测量介质：各种气体（乙炔气和混合气体除外）

·测量管径：DN3，6，8，10，12

·流量范围：30，60，80，100，300，600，800，1000sccm；10，20，30，50，80，100，200，300，500SLPM             

·流量测量准确度：±1.5%FS；±2.5%FS

·工作温度范围：-25℃-55℃

·工作压力范围：0.3MPa，0.6MPa，1.0MPa

·供电电源：24VDC±10%；

·输出信号：4-20mA，RS485通讯；

·环境温度：-25℃-55℃

·显示位数：瞬时流量为三位，累积流量10位。

外观尺寸：

动态气体配气仪流量校准的简析：

校验用气体流量标准装置

校验动态气体配气仪流量一般可采用皂膜式气体流量标准装置( 主要由皂膜管和配套仪表组成)和活塞式气体流量标准装置。标准装置应有有效的计量器具校验证书，并且其扩展不确定度( k = 2)应不大于动态气体配气仪流量大允许误差的三分之一。本文以皂膜式气体流量标准装置为例进行详细介绍。

1. 2 配套仪表( 如表 1 所示)

1. 3 校验气体

校验气体应无游离水或油等杂质存在， 且组分或性状与实际测量介质相近， 校验动态气体配气仪的流量采用高压氮气瓶的氮气作为气源为合适。

1. 4 校验环境

环境温度应为( 5 ～ 40) ℃ ; 大气压力一般为( 86～ 106) kPa。

1. 5 动态气体配气仪安装( 如图 1 所示)

其中被校动态气体配气仪有三个入气口， 分别为稀释气( 零气) 口、通道 1 口、通道 2 口， 需分别连接进行依次进行校验，出气口连接混合气口，并且将废气口关闭。以校验稀释气( 零气) 口流量为例，图 1 中 5处的被校动态气体配气仪的入气口( 图 1 中 4 后) 接稀释气( 零气) 口，出气口( 图 1 中 6 前) 接混合气口。

1. 6 流量校验

1. 6. 1 密封性检查

在流量校验之前， 需要做密封性检查。按 1. 5和动态气体配气仪使用说明书的要求， 安装好配气仪到标准装置上，在零流量状态下，观察压力测量仪表示值不变。

1. 6. 2 流量标定界面

通过密封性检查， 就可以进一步校验动态气体配气仪的流量。国产动态气体校验配仪一般会有一个设置界面，里面有一个流量标定的界面，以图 2 的标定界面为例， 进行流量的校验和标定。各通道的流量校验都是在这个界面完成的。

1. 6. 3 校验流量点

根据 JJG 1132 － 2017《热式气体质量流量计检定规程》， 动 态 气 体 配 气 仪 校 准 流 量 点 一 般 选 择qmax、0. 5qmax、qt、qmin ( 其中 qt 为分界流量， 一般取0. 2qmax) 。动态气体配气仪的稀释气( 零气) 口一般采用( 0. 2 ～ 4) L /min 的热式质量流量计; 而通道 1口和通道 2 口则一般都采用( 0. 1 ～ 2) L /min 的热式质量流量计，稀释气( 零气) 口的量程一般是通道 1口、通道 2 口量程的 2 倍。以校验稀释气( 零气) 口的流量为例， 则流量点一般选择 4L /min、2L /min、0. 8L /min、0. 2L /min。每个流量点校验次数为 3 次。图 2 动态气体校验配仪流量标定界启动气源， 打开阀门， 将 4L /min 流量点输入到图 2 设定流量一栏中， 设定好后动态气体配气仪自动启动热式质量流量控制器， 气流会以设定流量稳定通过配气仪再经过皂膜式气体流量标准装置。运行至气体状态稳定，用皂膜起泡器打好皂膜，试运行数次; 接着计量器清零; 再接着用皂膜起泡器打好皂膜，当皂膜升到下刻线时， 同时启动计量器;当皂膜升到上刻线时， 同时停止计量器。记录下计量器的时间、流过皂膜管的气体累积流量、温度、压力等参数。这样就完成一个流量点的一次计量器具校验。重复以上过程至少两次，完成一个流量点的校验。按校验流量点设定流量，重复下流量点的校验。重复以上过程，依次完成 4L/min、2L/min、0. 8L/min、0. 2L/min 所有流量点的校验。其中， 以图 2 中实测流量那一栏的流量作为仪器流量， 皂膜式气体流量标准装置 3 次分别测出来的流量取平均作为标准流量。如果标准流量值与仪器流量偏差超过了仪器的大允许误差， 则需对配气仪进行标定。

1. 6. 4 流量标定及校验

以稀释气( 零气) 口为例， 在图 2“气体种类”、“系数”分别输入 N2、28。先将图 2 “零点”和 “斜率”分别改为 0. 0000 和 1. 000; 然后就选取 qmin、qmax流量点即 0. 2L /min、4. 0L /min 进 行 流 量 点 测 量。测量结果处理参考表 2。利用两元一次方程 Y = KX + C， 式中: Y—设定流量; X—测量结果平均值。如表 2， A1 ～ A3 分别为设定流量点 0. 2L /min 的三次实测流量值， A 为这三次实测值的平均值; B1 ～ B3 分别 为 设 定 流 量 点4. 0L /min 的三次实测流量值， B 为这三次实测值的平均值。例如实测 A1 = 0. 2012L/min、A2 = 0. 2005L/min、A3=0. 2008L/min 则 A = 0. 2008L/min; B1 = 4. 010L/min、B2 = 4. 014L/min、B3 = 4. 013L/min， 则 B = 4. 012L/min分别代入方程 Y = KX + C， 可以求得新的斜率 K =0. 997 和零点 C = 0. 0001， 将结果输入到图 2 的“零点”和“斜率”。这个过程为完成一个流量点的流量标定。标定完成后返回重新测量三次， 再计算平均值，该值即为实测流量值，这样就完成一个流量点的校验。重复以上操作可以进行其他流量点其他通道的标定及校验

动态气体配气仪在环境监测和质量监督等场所运用越来越广泛，人们对一定区间范围内任意不同浓度的气体需求也越来越多，可见，动态气体配气仪的重要性更显突出。然而， 人们对这类仪器的计量溯源，普遍处于空白状态。文章简单介绍动态气体配气仪的主要构成及主要部件的工作原理， 并且详细的讲解动态气体配气仪的皂膜式气体流量标准装置流量校验法的校验， 通过流量校验可以保证动态气体配气仪配制低浓度气体的准确可靠。