质量流量控制器原理及选型教程

100.0流量显示100.0流量显示+5.00V流量显示仪设定(0~+5.00V)内外设 定放大把握电路~220V+15V0V(0~+5.00V)流量检测电源COM0电平传感器-15Voutset质量流量把握器质量流量计比较器放大器+15V流量调整阀关闭I驱动阀控分流器通道传感器清洗-15V调整阀分流器通道入口出口质量流量计，即MassFlowMeter〔MFM〕,是一种准确测量气体流量的仪表，其测量值不因温度或压力的波动而失准，不需要温度压力补偿。质量流量把握器,即MassFlowController〔MFC〕,不但具有质量流量计的功能，更重要的是，它能自动把握气体流量，即用户可依据需要进展流量设定，MFC,质量流量把握器就是一个稳流装置,是一个可以手动设定或与计算机联接自动把握的气体稳流装置。质量流量把握器的原理是什么？成。质量流量把握器的剖面构造图见图1。气体流量传感器承受毛细管传热温差量热法原理测量气体的质量流量(无需温度压力补偿)。将传感器加热电桥测得的流量信号送入放大器放大,放大后的流量检测电压与设定电压进展比较,再将差值信号放大后去把握与质量流量把握器配套的流量显示仪上设置有稳压电源,数字电压表,设定电位器,外设2所示。图1.质量流量把握器构造图 图2.质量流量把握器原理图怎么理解质量流量计/质量流量把握器的流量单位？气体质量流量单位一般以sccm〔StandardCubicCentimeterperMinute,每分钟标准毫升〕和slm〔StandardLiterperMinute,每分钟标准升〕来表示。这意味着，这种仪表在不同的使用条件下，指示的流量均是标准状态下的流量。标准状态规定为:气压—101325Pa(760mmHg);温度—0℃(273.15K)。这是这种仪表和其它流量计的重要区分，也是sccm﹑slmmL/min﹑L/min之处。﹑道单位时间内流过介质的质量〔如g/min〕,这个要求是很简洁实现的。由于标准状态下的气体密度是一个常数,可以便利地查到，因而简洁地做一个乘法〔以密度乘以假设干slm〕即可实现。所以说,在标准状态下的体积流量就等同于质量流量。需要留意的是,被全世界质量流量把握器厂商共同承受的sccm/slm这种质量流量单位,不符合国内计量标准的常用的质量流量的国际单位〔Kg/min〕,但是它符合国际半导体协会制定的SEMISEMIE12-96,标准文件3所示。3.有关质量流量单位的标准什么状况下用质量流量计,什么状况下用质量流量把握器?一般而言，仅对流量进展计量或监测时，用质量流量计；需要对流量进展把握时，,当定压测流的时候,用质量流量计;当定流测压时,,当质量流量把握器处于清洗状态时,也可以当质量流量计使用,只不过气压降要比一般质量流量计大一些。质量流量计/质量流量把握器的主要优点是什么？流量的测量和把握不因温度或压力的波动而失准。对于多数流量测控系统而言，很难避开系统的压力波动及环境和介质的温度变化。对于一般的流量计，压力及温度的波动将导致较大的误差；对于质量流量计/质量流量把握器，则一般可以无视不计。测量把握的自动化质量流量计/质量流量把握器可以将流量测量值以输出标准电信号输出。这样很简洁实现对流量的数字显示﹑累积流量自动计量﹑数据自动记录﹑计算机治理等,模拟的MFC/MFM输入输出信号为0~+5V或4~20mA,数字式MFC/MFM还配有RS232或RS485数字串行通讯口,能格外便利地与计算机连接,进展自动把握。准确地定量把握流量质量流量把握器可以准确地把握气体的给定量﹑对于不同气体的比例把握等特别有用。适用范围宽10MPa;可以适用于多种气体介质〔包括一些腐蚀性气体，如HCL〕；有很宽的流量范围，我们的产品最小流量范围可达～5scc～200sl2~100%(量程比为--50:1),因此在很多领域得到广泛应用。质量流量计的缺点是什么?使用质量流量把握器最可怕什么?相对廉价的转子流量计来说,质量流量计的主要缺点就是价格比较昂贵。使用质量流量把握器有四怕:第一怕粉尘,假设粉尘进入流量计会堵塞传感器和分流器,造成测量误差,要求在进气口前加装过滤器;其次怕液体和油污进入MFC,会造成失控,假设MFC的出口接有液体罐,需要在MFC出口加上单向阀,防止液体回流;第三怕使用潮湿的腐蚀性气体,潮湿的腐蚀性气体会使不锈钢生锈,造成MFC通道损坏,因此要求在使用腐蚀性气体前,要对气体和MFC管路系统进展枯燥处理;时不按安全规章操作,有可能造成产品损坏和其它更严峻的损失,安全操作,对每个用户都是最重要的。质量流量把握器的工作压差范围是个什么概念?质量流量把握器(MFC)中设置有一个气体流量调整阀门,阀门能使通过把握器的流量从零调整到测量的满量程,在工作的过程当中,把握器的入口和出口之间会产生一个气压降,MFC0.1~0.3MPa,假设压差低于最低值(0.1MPa),有可能把握达不到满量程值;假设高于最高值(0.3MPa),有可能关闭时流量不能小于2%F.S。用户使用MFC时,无论用户工作的反响室是真空还是高压,应做到使MFC进出气两端的压差保持在所要求压差范围之内,并且要求气压要相对稳定。质量流量把握器在高压条件下如何使用?高压气源减压阀MFC反响室背压阀质量流量把握器的工作压差范围通常比较小,要在高压条件下正常使用需要特别留意三点:第一,是要选择耐压符合要求的MFC;其次,是要选择工作压差范围大的产品型号; 第三,要在MFC气路前面加减压阀,稳定入口气压,在MFC下游加背压阀,稳定反响室和MFC出口的气压,适当调整减压阀和背压阀,要保证MFC的工作压差不会超过规定的范围(见图4的高压工作示意图高压气源减压阀MFC反响室背压阀4.MFC高压工作管路示意图使用挥发性液体蒸发汽,气压很低,如何定制质量流量把握器的低压降产品?局部用户使用挥发性液体蒸发汽做气源(如用丙酮等),气压很低,用一般MFC,不,定制低压降的质量流量把握器。通常可0.01MPa的MFC,MFC的工作压差范围,也会变小。留意使用挥发性液体蒸发汽时,不能让汽化物在MFC中结露,结露会影响MFC的,可以对管路和MFC适当加温,但MFC的工作环境温度通常50℃。假设用户要MFC65℃以上,需要特别购置高温MFC产品。质量流量把握器能用于把握腐蚀性气体和特别气体吗?如何选择密封材料?质量流量把握器可以用于把握各种气体,包括腐蚀性气体和特别气体,但是要留意,对于使用腐蚀性气体和特别气体,需要恰中选择型号和密封材料。用户在订货时,需要向供货厂商特别声明使用气体,以免由于选型或选择密封材料错误,造成严峻损失。通常气体质量流量把握器接触工作气体的湿材料为316L不锈钢、聚四氟乙烯和密封材料等,密封材料又分为金属密封和橡胶密封两大类。金属密封的材料一般为不锈钢、金或镍等耐腐蚀材料。承受金属密封的MFC原则上可以用于任何气体,包括各种腐MOCVD使用的金属氧化物气体建议最好承受金属密封的MFC。由于金属密封的MFC价格较高,通常要求不高的场合,均承受橡胶密封的MFC。假设不特别声明,MFC都承受氟橡胶密封,可以用于大多数酸性和碱性腐蚀性气体,例,需要承受特种橡胶。氨气——需要承受耐氨橡胶,;有机溶剂汽氛(苯等)——需要承受硅橡胶;三溴化硼、三氯化硼、氟化氢等——需要承受全氟橡胶。选择产品和订货时应当留意什么？﹑客观的答复。留意选择正确的品牌一般应当全面衡量生产厂家的产品质量﹑销售价格﹑售后效劳﹑技术水平﹑产品特点﹑生产规模﹑企业信誉等因素。留意选择正确的量程将您需要的流量换算成标准状态下的流量〔质量流量〕。依据厂家供给的质量流量转换系数表，将您所用气体的质量流量值换算成与氮气〔标定气体明。有关质量流量转换系数的问题，以下还有进一步解答。确定所需标准量程。厂家一般有自己的各种规格的标准量程，您实际使用的流的相对误差较大。留意选择正确的工作压力指标不同的产品工作压力指标可能不同，留意选择适合自己的产品。质量流量把握器〔MFC〕除最大工作压力之外，还有另一项工作压力指标：工作压差，即MFC进气端和出气端之间的压差，选型时要留意，使用时也要留意。留意选择适宜的精度指标准确度﹑线性﹑重复精度是比较重要的几项指标为重要。指标不愿定追求最高，应考虑自己的实际需要。见下面的有关内容。留意选择适宜的响应时间指标有的应用系统对MFC的响应时间有较高的要求在考虑响应时间指标的同时，还应留意其响应过程及动态特性。留意对安装位置有无要求有的厂家的产品要求必需水平位置安装。留意使用气体和适用范围MFM/MFC对使用的环境及介质温度﹑气源压力﹑介质〔特别是使用对腐蚀性气体〕状况等均有确定适用范围，请留意阅读说明书或向厂家询问。留意接头形式通常有双卡套(Swagelok)VCR两种接头可以选择,VCR接头性能更好适合于高端应用。订货应注明：产品名称、型号、流量规格、标定气体、使用气体〔特别是腐蚀性气体〕、接头形式和数量。买质量流量计/质量流量把握器时，还需要买其它配套产品吗？一般需要流量显示仪与之配套使用。流量显示仪为MFM/MFC供给工作电源，进展MFCMFM/MFC直接和计算机测控系统相连，视状况也可以不配流量显示仪。另外依据系统的需要可以选购截止阀﹑过滤器﹑枯燥器﹑单向阀﹑管接头﹑减压器﹑背压阀等。怎样选择流量显示仪？我们的流量显示仪格外丰富，可供用户选择的余地很大。我们有单通道〔配接一台MFM/MFC〕和多通道〔配接多台MFM/MFC〕产品；多〔后者体积较大，但显示直观〕；有台式﹑仪表式﹑压信号的，也有电压和电流信号都行的；多数产品使用沟通220V电源，也有产品可使110V电源；有MFC和MFM都能配的，也有单配MFM的。还有流量积算仪可进展瞬时流量和累积流量的显示。将流量显示仪安装在机柜上的用户，请留意安装的开孔尺寸。怎样选择流量显示单位？﹑SCCM﹑SLM。出厂前依据用户的要求设定。按百分比显示的方式，即是将MFM/MFC的流量测量值按其占满量程的百分比来显示，例如，规格为50SCCM的MFM/MFC，当显示值为80%40SCCM。对任何一种规格的MFM/MFC100%。这种方式通用性好，可配不同量程的MFM/MFC，但不直观，有的用户不习惯。按SCCM或SLM显示，出厂时对流量显示范围与相应的MFM/MFC的量程进展匹配，使用时显示值即是流量值，很直观，符合习惯，为多数用户所承受。匹配好后，原则上也能接其它量程的MFM/MFC使用，只是显示值需要修正，见下述有关问题。确定要按实际使用气体标定显示吗？,比较直观。但在很多的实际应用场合，只需要找到一个适宜的流量参数并保证测量和把握的重复性，厂家的标准出厂产品〔氮气标定显示〕也可以。固然，如前面所提到的，您在选定流量不同的气体，这种状况下，直接使用氮气标定出厂的产品更便利。怎样进展不同气体的质量流量换算？产品出厂一般是按氮气标定﹑按氮气流量确定流量规格MFM/MFC了不同气体相对于标定气体〔氮气〕的质量流量转换系数。〔按氮气标定显示系数乘以流量显示值即是实际使用气体的质量流量；反之，在确定所购产品的量程时，以实际使用气体的最大期望流量值除以转换系数，即是相应的氮气标定产品的流量值。2 空气、O﹑H﹑CO﹑HCL、HF1.0,2 不同气体的流量转换系数是怎样得出来的?混合气体的转换系数如何计算?气体的流量转换系数理论上取决于该气体在标准状态下的密度和比热,以及气体的分子构成系数。常用的单组份气体，其转换系数可在厂家产品技术说明书中查得；假设知道该气体的密度和比热,也可以用下面的根本公式计算出来。气体质量流量转换系数C的根本公式：C=0.3106N/ρ(Cp)其中：ρ——为气体的密度CP——为气体的定压比热N——为气体分子构成系数〔与该气体分子构成的组份有关,见下表〕气体分子构成系数表气体分子构成举例N取值单原子分子ArHe1.01双原子分子CON21.00三原子分子CO2NO20.94多原子分子NH3C4H80.88假设是多组份混合气体〔假定由n种气体组成，按以下公式计算其转换系数0.3106[N1(ω1/ωT)+N2(ω2/ωT)+···+Nn(ωn/ωT)]C=————————————————————————ρ1Cp1(ω1/ωT)+ρ2Cp2(ω2/ωT)+···+ρnCpn(ωn/ωT)1 其中: ω…ωω1

——为相应气体的流量——为混合气体的流量ρ1…ρnCP1…CPnN1…Nn

——为相应气体的密度(数值见产品技术说明书)——为相应气体的定压比热(数值见产品技术说明书)——为相应气体的分子构成系数留意:假设混合气体的混合比例不固定,将无法计算出转算系数。MFM/MFC的使用方面有什么留意事项？(1)留意阅读产品说明书及有关资料留意轻拿轻放妥当保管MFM/MFC境中妥当保管。留意系统设计用户购置MFM/MFC后，往往要组建一个系统。建议在系统设计时，不要仅仅考﹑安全性﹑易操作性﹑易维护性﹑易扩大性等因素。以下给出几点具体建议：留意加装过滤器，以净化气源，延长MFM/MFC的使用寿命。MFCMFC。对于高压系统，应在MFC的下游加装背压阀〔或其它节流装置〕及压力表，以便于保证MFC的工作压差。对于硅烷这样的遇空气易形成结晶的气体，应特别留意系统的密闭性〔检漏时不要无视减压器〕，必要时设计吹洗旁路，随时进展氮气吹洗或正压保持。对于要求比较高的气路系统,留意气路接头尽量削减并承受VCR等接头。对于,防止对人员和设备的损伤。有高频源的系统应留意屏蔽并特别留意处理好接地问题，例如承受单点接地。MFM/MFC的安装位置应易于装卸﹑检测﹑调零，并安全牢靠。对牢靠性要求极高的系统，应留意冗余设计。留意正确使用操作,防止发生误操作。留意使用气体与流量计的密封材料相适应HCL这样的强腐蚀性气体。但对于氨气，必需使用耐氨橡胶；对于有机溶剂类气体，如丙酮、甲苯等，必需使用硅橡胶；对于使用三氯化硼、三溴化硼等强腐蚀性介质，必需使用四氟密封或金属密封的流量计。用户在订货和使用中必需特别留意。留意定期标定质量流量计原则上应当定期标定。我能不能自己改MFM/MFC的量程？改量程应留意什么？更改MFM/MFC量程需要更换分流器阀口等部件,还要进展量程标定,因此用户不能自己更改量程。改量程一般应在生产厂或指定修理站进展。假设您觉得量程没选好，应与供货商和厂家联系。MFM/MFC量程时,比方式显示的，则显示仪不用改动；假设流量是按SCCMSLM显示的，则一般需对值乘以一个修正系数进展修正:修正系数=满量程值/原满量程值。,假设有改量程的说明,可自己按要求更改。假设没有说明