精密氢气分析仪的绝压控制

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艾里卡特®生产全球最快的压力控制器。本期“产品应用”专栏就来介绍下H2scan公司的动态氢气分析仪以及如何利用艾里卡特®绝压控制器实现系统稳定。

坐落在美国加利福尼亚州瓦伦西亚的H2scan公司,制造生产用于氢气泄漏检测及过程气体监控的氢气检测仪和分析仪,拥有最早由美国桑地亚国家实验室和美国能源部开发的固态钯镍传感技术的独家商业权。 采用钯镍薄膜阻容式传感电路技术,通过测量模型电阻值或电荷密度的变化来计算氢原子数量。由于只有氢原子对钯镍薄膜产生反应,H2scan公司即利用这一 特性来检测混合气体中氢气的含量。再结合实时的读数,H2scan技术已然成为当今市场最快速有效的氢气传感技术。

H2scan公司HY-ALERTA系列产品以便携及固定区域内氢气泄漏探测仪为特色,用于工业过程气体分析应用的HY-OPTIMA系列由内联的动态氢气监测仪构成,H2scan所有设备都拥有本安和隔爆两种防爆等级的版本可供选择。另外,HY-OPTIMA系列产品可以是简单的分析仪,亦或者是整套分析系统。

H2scan氢气分析仪广泛应用于各工业领域,如:制气、化工、电解槽监控等。其中一半业务来自石油和天然气产业,这些行业通常采用H2scan分析仪用 来监测气流在脱硫、重组和加氢裂化过程中氢气的含量,出口含氢量过高代表加氢裂化过程进行得不完全,反之含氢量过低则表示产量减少及浪费催化剂。氢气监测 过程中的不精确将导致用户几十万乃至几百万美金的损失。

稳定的压力是实现精密氢气分析的基础

H2scan分析仪的典型工作压力与大气压力非常接近。尽管所有设备出厂前都经过标定和检测,但就在不久前,有用户反馈几台使用中的高纯度分析仪读数不精确,经H2scan工程师现场查看,发现原来是由于不断变化着的气压从而导致这几台设备一直处于不稳定的压力波动中。

由于气体分子数与气体压力成一定的比例,因此压力的波动导致了氢气分析仪的读数不精确。压力越高,相同空间内所含的气体分子数越多。当氢气浓度较高 时,即便是相当小的气压浮动都将使气流中氢气分子数产生巨大的变化。测得的含氢量波动与压力变化成正比,若压力变化1%,则含氢量也相应有1%波动。维持 稳定的压力或者信号补偿十分重要,尤其在氢气浓度较高的情况下。

要解决上述问题,须将H2scan传感器维持在一恒定的压力下,即控制绝对压力。与将当前大气压作为零点的表压控制不同,绝压控制的零点为绝对真空。绝压控制消除了因大气压力波动而产生的影响、可实现重复控制及精确的氢气分析。

冶炼厂氢气分析仪绝压控制的奥妙

经同僚推荐,H2scan决定采用艾里卡特®PC系列压力控制器绝压控制器来控制传感器探头的压力,该压力控制器被安装在H2scan分析仪后端,将分析仪维持在一恒定的绝对压力下,高速的比例控制阀在短短50毫秒内即 可到达一个新的设定值,确保将绝对压力维持在用户设定的数值上。H2scan工程师在用户端的氢气分析系统上加装艾里卡特®绝压控制器后,无论现场气压如何,分析仪都能发挥与在实验室里完全一致的工作性能。

当用户需要监测较高浓度氢气时,H2scan公司便会为其HY-OPTIMA系列分析仪配备一台艾里卡特®背压控制器。因为艾里卡特®压力控制器的设备本体与NeSSI相兼容,并符合CSA认证1类2区/ATEX认证1类2区,H2scan还将其应用于以NeSSI为基准的HY-OPTIMA系列成套分析系统中。自带RS-232通讯的智能型压力控制器可对绝对压力设定值进行实时控制并反馈。

艾里卡特®RS-232串口通讯也被H2scan公司用于在较高压力下工作且对精度较苛刻的非标分析仪的压力校准中。艾里卡特®为这些简单易用的电子压力控制器提供有条件的终身质保及一系列用户支持。H2scan工程师总是能在电话铃响三声以内就联系到艾里卡特®,对于价值两万至四万美金的分析系统来说,艾里卡特®设备仅占其极小一部分成本,却为其创造了卓越的精度。

H2scan分析仪的动向

H2scan公司新一代分析仪将对由入口处实时压力变化引起的含氢量读数进行自动补偿,要实现该功能,须加装一个可向后端的电子压力控制器反馈实时数据的压力传感器,艾里卡特®PC系列压力控制器仅一台设备便能解决,在H2scan分析仪后端紧接一台背压控制器,自带的RS-232串口通讯允许控制器与分析仪之间进行实时通讯。

欲了解更多关于H2scan公司及其动态氢气分析仪,请访问www.h2scan.com

 

 

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质量流量控制器的控制响应速度与稳定控制时间

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我们宣称艾里卡特质量流量控制器的控制响应速度全球最快。然而,面对众多也称自己设备‘很快’的同行,我们该如何证明自己呢?快速的控制响应不仅能确保设备迅速到达设定值,同时还能维持稳定的流量,以避免受到压力波动的影响。毫无疑问,一台设备的响应速度对测量精度及稳定的流量控制有着至关重要的作用。下面就让我们一起来见证艾里卡特是否真的为全球最快。

在下面这个时长1分钟的视频中,我们将为您演示艾里卡特®质量流量控制器从一个设定值到另一个设定值的整个控制响应过程。

物理时间常数 (Tau)

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:艾里卡特®质量流量控制器仅用了7.4毫秒便到达了设定值的63.2%。

艾里卡特质量流量控制器控制响应速度

任意指定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。由于最初和最后的 10%控制响应曲线变化最大,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,艾里卡特®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%那段跨度最大,低于10%和高于90%那两段的跨度则小了很多。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。

艾里卡特质量流量控制器设定值

稳定时间

由于到达设定值后控制器可能会发生超调,所以通常制造商用到达设定值且稳定后所需要的时间作为设备响应速度,并赋予波形振荡幅度一个容许范围。举个例子, 容许范围2%表示流量波动在设定值的2%以内即为稳定。一般质量流量控制器的精度在0.5%~2%之间,但一些制造商却将稳定容许范围扩大到10%。在艾里卡特®,我们认为如果用户要将流量控制在期望的设定值,那么其稳定容许范围也必须落在设备精度范围内。如下面示波器截屏图所示,控制器在27.6毫秒时到达了与设备精度(满量程的1%)等同的稳定容许范围。

艾里卡特质量流量控制器稳定时间

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2014美国环境空气监测会议现场报道

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艾里卡特带着便携式流量标定仪首次亮相8月11至14日在美国佐治亚州亚特兰大举行的2014环境空气监测会议,在此会见了许多正在为让人们呼吸洁净、无污染的空气而努力的专家们!

我们在会议期间举行了“谁的流量最大?”竞赛,与会者们争相使用艾里卡特便携式流量标定仪测量由自己双手热量产生的流 量。双手握住钢制球形容器时,手部的热量会加热球体及其腔体内空气而使体积膨胀,除了与流量校准仪连接,该球体再无其它出口,因此流量校准仪所测得的读数 即为双手作用于球体上的热量。由于艾里卡特的超低压损技术,即便这类流量的压力非常小,也能顺利通过流量计。

随着热量不断从手部传输到球体内,流量持续上升直至到达峰值后回落。双手放开钢球时,热源即被移除,球体慢慢冷却后,流量也开始减小,当球体内空气 恢复到大气温度与压力,流量最终开始反向流回,艾里卡特双向流量测量技术可实时显示流量方向的变化。当钢球及其内部空气回到大气温度时,整个系统即恢复平 衡。

比赛过程中,我们发现由个人热量产生的流量受许多因素影响,包括:当前大气温度、参赛者手部温度、手掌大小及与前一次流量测量的间隔时间。一般手掌 略大、体温较高的人产生的流量比较大,而人的体温通常在白天逐渐升高,晚上到达峰值。每天的第一个参赛者会比较有利,这是因为过了一整晚后系统彻底冷却平 衡、再加上早晨气温也略低。

 

获奖者名单…

最终Tim D. 先生以43.7 sccm的流量荣获艾里卡特“谁的流量最大?”比赛一等奖,获赠艾里卡特便携式质量标定仪一台。

以下为五强选手:

1. Tim D. 流量:43.7 sccm

2. Gary C. 流量:37.5 sccm

3. Seth C. 流量:34.1 sccm

4. Scott D. 流量:33.3 sccm

5. Craig P. 流量:32.8 sccm

 

 

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压力控制器应用 — 模拟汽车尾气催化剂工作环境

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本文改编自艾里卡特英国区经销商Premier Control Technologies的博客。点击这里阅读原文

艾里卡特压力控制器用于模拟汽车尾气催化剂工作环境庄信万丰(Johnson Matthey)是全球领先的汽车尾气催化剂制造商,其生产的催化剂在减少由汽车排放的一氧化碳、氮氧化合物和碳氢化合物等起着至关重要的作用。世界各地的车辆运行条例各不相同,为了优化产品,庄信万丰需要模拟一个汽车尾气催化剂的工作环境。通过Premier Control Technologies,庄信万丰选择了以控制速度和控制稳定性著称的艾里卡特PC系列压力控制器。

艾里卡特压力计&压力控制器向来以响应快速、精确可靠为用户熟识。P系列数字式压力计可精确快速地测量过程气体或液体的绝对压力、表压力和压力差。PC系列压力控制器采用特殊定制的高速比例控制阀精确控制过程流体的压力;也可将阀门后置、采用反向阀门控制算法来控制背压。PC3系列压力控制器包含一远端压力检测端口,用于控制距离压力控制器有一定距离的过程系统中流体的压力。

庄信万丰希望通过提高汽车尾气催化剂的生产效率和产品性能来优化工厂运作流程、增强质量控制、提高经济利益。艾里卡特压力控制器采用空气压力驱动的隔膜传动背压阀控制压力,该压力随后被传输至一特制的催化剂干燥装置,庄信万丰通过快速改变系统压力的方法来模拟世界各地不同的汽车尾气催化剂工作环境,旨在让全球司机都能享受绿色驾驶!

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艾里卡特新推出可充电的便携式流量标定仪、流量校准仪

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用于现场流量检定与验证的精度最高的手持型质量流量计!

艾里卡特可充电便携式低压损质量流量计

 

 

艾里卡特近日推出可充电的便携式质量流量计。单次充电可持续工作18小时、读数精度± 0.8%,该设备允许用户将科研级别的测量精度引入到环保、工业制造、计量等现场流量检定与验证应用中。

多变量测量、宽广的量程范围及内置多种标准气体的艾里卡特充电型便携式质量流量计可用于流量的快速验证。内部无可移动组件、无需预热,更使得该设备成为需要快速并持续测量项目现场流量的工程师的必备仪器。

艾里卡特质量流量计向来以5毫秒测量响应速度及实时显示的质量流量、体积流量、压力和温度读数为特色。快速简易的数据获取使得艾里卡特充电型便携式 质量流量计可作为一台二级标定设备用于验证环境分析仪器、工业制造过程中的流量检定以及现场流量校准。所有艾里卡特设备均具有NIST可溯源校准证书、全 方位用户支持及有条件的终身质保。

如需了解更多关于可充电便携式质量流量计,请点击这里或联系艾里卡特中国代表处

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安装位置对质量流量计精度的影响

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一些用户对便携式质量流量计(比如艾里卡特的新型可充电便携式质量流量计)工作位置发生变化是否影响测量精度存有疑问。艾里卡特可用电池供电的便携式质量流量计问世多年以来,一直被使用于各种苛刻的转角处,因为总是有工程师需要验证某一狭小空间内设备的流量。下面我们就来解释一下为什么艾里卡特设备不受安装位置的限制。

热式质量流量计的安装位置与精度

设备工作位置这个问题由一位过去使用热式质量流量计的用户提出。基于热量发散原理的热式质量流量计通过测量插入气路中的加热元件散热量来计算质量流量,倘 若质量流量计位置发生显著变化,热量则可能会由于热气上升而不成比例地朝远离或靠近流量传感器的方向聚集。因此,当流量计被卧倒放置或上下倒置时,测量精 度将大打折扣,其程度因内部流通结构而异。也是因为这个原因,热式质量流量计的校准取决于流量计预计的工作位置,用户采购时也必须将流量计安装位置设定为其特殊的工作位置。

压差式质量流量计的安装位置与精度

与上述热式质量流量计截然不同,艾里卡特层流压差式质量流量计不受安装位置对精度影响的限制。由压力驱使流体流动的设备在测量流量时不引入任何动态因子 (例如热量发散),取而代之的是测量层流区内两点间的绝对压力和压差、以及气体流动过程中的平均温度,均为被动过程。无论气体流动方向是水平、垂直或倾斜,两个测量点间的压力差始终相同,因为该两点受到均衡的重力和气流作用力。此外,管道内的压力总是均匀地作用在各个方向的管道壁上,因此不管传感器相对于管道的位置如何变化,最终测得的压力差始终相同。

基于这些流体特性,所有艾里卡特压差式质量流量计可以在任何位置工作,并且丝毫不影响设备精度和重复性。艾里卡特的许多质量流量计和质量流量控制器都被垂 直、平躺或上下颠倒安装,从来不用考虑因此而对设备进行特殊校准。正是由于这样的品质,才使得艾里卡特便携式质量流量计成为需对项目现场狭小空间内的流量 或位于较高位置的流量进行验证的项目工程师的理想选择。也就是说,艾里卡特便携式质量流量计可以被手持着工作,且无需固定于某一特定位置。

倘若下次您不小心将艾里卡特设备碰倒,不必担心,测得的流量还是一样精确!

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艾里卡特质量流量控制器新增精密批量控制模式

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用于定量给料的精密控制及批量处理应用的新功能。

艾里卡特设备近日新增选配功能 —— 精密批量控制模式
适用于所有艾里卡特气体和液体质量流量控制器
该功能结合了流量累计与批量分配,为化工、食品饮料、医疗及制药领域的用户实现常用剂量的精密分配与控制。

 

LC Batch-blue P1010450_1200批量控制模式在原先选配累加器(TOT)功能的气体质量流量控制器&液体质量流量控制器基础上增加通用型批量处理,允许控制器按照用户预先设定的流量分配值独立完成批量控制,用户可通过显示屏按钮一键设置或RS-232数字通信模式来实现重复的批量流量分配。

艾 里卡特质量流量控制器以其典型的50毫秒响应速度保证了批量流量分配的控制精度,是化工行业中批量反应堆和食品饮料、医疗、制药领域等高精度定量给料的理 想选择。艾里卡特所有设备均具有NIST可溯源校准证书,并享有全方位的用户支持,包括技术咨询、快捷的设备校准服务和有条件的终身质保。

了解更多关于批量控制功能,请点击这里联系我们

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质量流量计:坚固性 vs. 耐用性

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艾里卡特质量流量计到底有多坚固?多耐用?坚固与耐用,这两者意义等同吗?
上周,当我们打算录制一个质量流量计在4米高处的抛落试验时,我们也这样问自己。
下面就来看下整个试验过程:

艾里卡特质量流量计抛落试验视频中,一台1SLPM便携式质量流量计分别从1米、2米、3米、4米和5米高度被抛向水泥地面,并于每次着地后用设定值同为1SLPM的质量流量控制器检验其精度。之所以用便携式流量计来试验是因为现场使用时手持型设备往往最容易因不小心而掉落,初始试验高度定为1米也是因为这是通常的手持高度,之后逐渐每次将试验高度抬高1米直至4米高的竖杆顶部,由于此时该便携式流量计仍能正常工作,我们随即继续挑战,将其从5米高处往下仍,结果读数为0.994SLPM —— 仅0.6%误差。

还是同一个问题:这个试验证明了坚固性还是耐用性?毫无疑问这两者是相互关联的,但却有着细微的差别。在材料学研究中,坚固的反义词不是柔软,而是脆弱,坚 固性强的物体承受一定冲击力时只会暂时变形而不至于爆裂。当我们将流量计往水泥地上扔时,其内部组件吸收了大部分冲击力,以至于在连续五次抛落后其精度仍 在标定范围内,充分证明了该设备的结构足够坚固。

那么这个试验是否也证明了设备的耐用性呢?耐用这个词起源于持续地忍耐,是描述事物随时间推移的承受能力。您可能也看过艾里卡特抗振动测试视频,该试验即证明了艾里卡特层流压差式流量测量的稳定性和重复性,即便在钢板上反复冲击,读数误差也始终保持在0.5%以内,其实也就是设备耐用性测试,因为它很好地证明了随着时间推移,设备在承受持续冲击后性能始终如一。

坚固性与耐用性对艾里卡特流量计而言是息息相关的,但也不总是如此。一台可承受巨大冲击力的仪器,其内部组件可能因长期使用而耗损;反之,一台使用多年、性能始终如一的设备也可能因为一不小心从极端高度掉落后瞬间损坏。在许多工业应用中,流量设备必须同时兼有坚固性与耐用性。

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检定、验证还是标定?

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检定、验证和标定是三种不同含义但又相互关联的过程,有时会被混为一谈或被认为是同义词。然而,在不同的行业里其解释及应用也不尽相同。如您向三个人询问这几个名词的解释,可能会得到三种全然不同的答案。若您愿意分享您的观点,请告诉我们!

从本质上来讲,这三个名词的定义如下:

  • 标定是指使用一现有标准来确保仪器的测量精度
  • 检定是指根据某一设备或过程既定的操作流程来衡量其是否处于正常运行状态
  • 验证是指确保系统既定的功能意图令人满意

 

标定:仪器的精度如何?

流量标定是采用一台已知测量标准的标定设备来测试并调节某台仪器精度的双重过程。首先将质量流量计/控制器测得的数据与标定设备测得的数据相比较,并按照既定精度范围,将质量流量计/控制器读数调整至与标定设备读数一致。

一级标定设备直接根据美国标准局的参考标准来校准,如:NIST(美国国家标准与技术研究院),这类设备往往价格不菲。二级标定设备通常在实验室内由上述 一级标定设备校准,而后替代原先的一级标定设备继续标定其它仪器。艾里卡特带有高精度选项的质量流量计和压力表便可充当用户现场的NIST可溯源二级标定 设备,其中便携式高精度质量流量计更被视为可移动的快速标定实验室。

艾里卡特便携式流量校准仪(PCU)便由此而来,其内置了三个可电池供电的高精度质量流量计,可标定比便携式高精度质量流量计更宽广的流量范围。

检定:设备是否正常工作?

流量检定是一种设计用于确保某一设备或工艺自始至终都按照指定工作流程执行的程序。例如汽车行业中,您可能会用质量流量计来检验一台自动喷漆机器人每分钟所消耗的空气是否还跟刚开始时一样。与行业性规范不同,检定通常是内部流程,侧重于维护设备或工艺本身以确保其性能。

艾里卡特质量流量计,无论是电源供电型还是便携型,均为检定集成系统中过程气体流量和绝对压力读数的不二之选。关于体积的测量,我们的Whisper低压损系列采用非干扰性方法、在对被测流量影响最小的情况下测得体积流量。

 

 

验证:系统功能是否令人满意?

验证程序是保证所有系统部件共同发挥功效以满足用户或管理机构的需求或目标,验证的目的在于确保所有系统部件共同作用以产生预期设计的结果。检定环节关注的是某过程(或产品)本身是否正常运行,而验证环节则倾向于确认该过程的输出结果是否正确。

举个例子,国家环境保护局严格调控电厂和炼油厂的废气排放,检定流程可以用来保证分析系统中通过某一阀门的最大流量,而验证过程则用来确保以该分析系统为单 位的整体,其废气排放量符合或优于环保局规定的范围,验证的重要性在于确保某一过程或系统的运作才能使得包含该过程或系统的更大系统正常运行。

联系我们,与我们一起讨论您的标定、检定或验证需求!

 

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艾里卡特第一台带有Modbus-RTU通讯功能设备发货

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艾里卡特第一台带有Modbus-RTU通讯功能的设备已于近日从美国工厂发货。Modbus-RTU是一种广泛使用的工业网络标准,允许单个网络下数百台设备之间相互通讯,支持传统的RS-232和RS-485设备。Modbus数据可通过Alicat标准的8针mini-DIN接口传输,也可通过9针、15针 D-Sub接口或RJ45接口传输。所有艾里卡特质量流量计质量流量控制器压力控制器均可选配Modbus-RTU通讯模式。

Modbus通讯协议的开放将艾里卡特标志性层流压差测量技术及50毫秒比例控制速度引入到现有的工业Modbus-RTU网络。Modbus通讯协议可输出所有质量流量控制器或压力控制器的数据,包括:质量流量、体积流量、压力、温度、气体、设定值及累计流量。用户可通过带有Modbus功能的电脑或可编程控制器向艾里卡特流量计或控制 器发送设定值、气体切换等指令。

Modbus兼容艾里卡特标配的RS-232通讯方式,而选择RS-485通讯方式则可以实现更远的传输距离。接口方面,可以选择8针mini-DIN、9针D-sub或15针D-sub,如此灵活的接口选择有利于对现有的工业设备进行直接的替换。

点击这里查看Modbus-RTU操作手册

 

 

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