质量流量控制器

首先区分一下气体质量流量控制器(MFC)与气体质量流量计(MFM)，MFC是带有控制气体质量流量的装置，而MFM是不具有控制气体质量流量功能的装置。

MFC为Mass Flow Controller的缩写，即质量流量控制。流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是科里奥利在1832年研究水轮机时发现的，简称科氏力。质量流量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的T型振管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作往复周期振动，工业过程的流体介质流经传感器的振动管，就会在振管上产生科氏力效应，使两根振管扭转振动，安装在振管两端的拾振线圈将产生相位不同的两组信号，这两个信号差与流经传感器的流体质量流量成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流量。不同的介质流经传感器时，振管的主振频率不同，据此解算出介质密度。安装在传感器器振管上的铂电阻可间接测量介质的温度。

质量流量计直接测量通过流量计的介质的质量流量,还可测量介质的密度及间接测量介质的温度。由于变送器是以单片机为核心的智能仪表，因此可根据上述三个基本量而导出十几种参数供用户使用。质量流量计组态灵活，功能强大,性能价格比高，是新一代流量仪表。

测量管道内质量流量的流量测量仪表。在被测流体处于压力、温度等参数变化很大的条件下，若仅测量体积流量，则会因为流体密度的变化带来很大的测量误差。在容积式和差压式流量计中，被测流体的密度可能变化30%，这会使流量产生30~40%的误差。随着自动化水平的提高，许多生产过程都对流量测量提出了新的要求。化学反应过程是受原料的质量(而不是体积)控制的。蒸气、空气流的加热、冷却效应也是与质量流量成比例的。产品质量的严格控制、精确的成本核算、飞机和导弹的燃料量控制，也都需要精确的质量流量测量。因此质量流量计是一种重要的流量测量仪表。

质量流量计可分为两类:一类是直接式，即直接输出质量流量;另一类为间接式或推导式，如应用超声流量计和密度计组合，对它们的输出再进行乘法运算以得出质量流量。

直接式质量流量计 直接式质量流量计有多种类型，如量热式、角动量式、陀螺式和双叶轮式等。

(1) 主要参数:

质量流量精度: ±0.002×流量±零点漂移

密度测量精度: ±0.003g/cm3

密度测量范围: 0.5~1.5g/cm3

温度测量范围: ±1°C

(2) 传感器相关数据:

环境温度: -40~60°C

介质温度: -50~200°C

防爆类型: iBⅡBT3

关联设备: 配套变送器

(3) 变送器相关数据:

工作温度: 0~60°C

相对湿度: 95%以下

电 源: 220±10%VAC,50Hz或24±5%VDC,40W

实际使用中发现，当输入的气体不同时控制显示的数值与实际不符，其实原因很简单，因为在MFC行业中，有一种参数叫CF，即气体转换系数(下面简称CF)。而MFC行业中又把N2(氮气)定义为标准气体M。N2的C值为1.00，其他的气体以氮气为中心，分布在0.1到1.4左右。

CF大于1.00的代表气体是单原子气体He(氦)、Ar(氩)、Kr(氪)、Xe(氙)。和N2相近的气体有02(氧气)、H2(氢气)、F2(氟)等。0.5以下的有SF6、WF6、SiCl4等。如果是几种气体的混合在一起的话，简单的分析其比率，用各自的CF值计算即可。我觉得如果稍微了解气体的话，就会分出苗条的轻量级和大力士的重量级。虽然有一部分例外，但一般是这样的。

假设某台MFC是用N2标定的，但是实际流过的气体是He，实际的流量比N2多。各个厂家的He的CF值稍有不同，但大约都在1.4，所以简单的说就是He气相同示数时，是N2的1.4倍流量。反过来，如果N2流过He的MFC，实际的流量大约是1÷1.4=约0.71，少30%的流量

因此控制器发现流量不准时，考虑出厂标定CF是否与你的气源相同。

目前，国内使用最为广泛的是热式气体质量流量计。其原理如下:

"在直径较细的感应管中放置两对加热器，并将其控制在同一温度。当流体流动时，气体将上游的部分热量带给下游，而下游的加热器从上方获取热量温度上升。这时，利用上下加热器之间产生的温度差和流体的质量流量成比例的原理，来测定流量。"(附:qm=KCpA△T Cp定压比热容 A测量管绕组(即加热系统)与周围环境热交换系统之间的热传导系数; K -------仪表常数)

想像一下……放置两台电热器，用一条线将两台电热器连接起来，自己坐在线的中点处交叉的直角线上，很暖和。两台电热器发散同样的热量，你坐在离两台电热器同等距离的正中间位置，接受双方的热量，是温度最高的地方。在这个炎热的季节，说这样的话，真是热得无法忍受啊…… 这时，在侧面加一个电风扇，离电风扇近的一方发散出来的热，被吹到远一点的电热器，你坐的地方也会觉得稍微凉一些。风扇吹得越快就越凉快。 这和热式感应管中的道理一样，风扇的强度(风量)=气体的流量。反过来，要想检测流量的话，可以说"测量一下气体流过的时候两台电热器之间移动的热量即可"

1. 锅炉、裂解炉用燃料气质量流量测量控制;

2. 石油化工、采油、火炬气质量流量测量;

3. 燃烧炉用空气质量流量测量控制;燃汽轮机氢气质量流量和控制;

4. 食品加工及饮料气体质量流量和控制;

5. 水厂氯气质量流量控制;

6. 生产半导体时高纯度气体质量流量测量;

7. 催化剂、化学添加剂质量流量测量;

8. 泵的保护控制、泵密封、润滑油池泄漏检测;

9. 空调系统控制;

10. 仪表用空气、工艺空气、氮气等质量流量测量。

11. 气体分析仪，大气采样器

12. 泄露监测

13. 气体分配系统

14. 实验室气体测量

15. 医学应用

16. 燃料电池

17. 应用气体:Air, O2, N2, He, Ar, CO2, H2, CH4, C3H8, N2O, SF6, C3H6, CO, C4H10, 等绝大多数气体。