流量累加器助力于温室效应气体排放控制

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六氟化硫(SF6)无色无味、对人类及动物无毒性、绝缘与灭弧性能极佳,常用于电力工业中。电气配电开关箱内填充六氟化硫后再密封可提高设备的安全性与寿命。

然而,六氟化硫对于环境而言是不利的,虽然它不会消耗臭氧,但却被联合国政府间气候变化专门委员会(简称IPCC)确认为是以质量为计算单位的最强的温室效应气体,其导致全球变暖的力度约为二氧化碳的22000倍!因此,六氟化硫的使用在世界各地一直受环境保护法规的严格控制。

当发电厂或配电公司的配电箱面临老化退役需要更换时,必不可少的一步就是向相关管制局证明从当前配电箱内所移除的六氟化硫的量与多年前填充的量完全相等,即精密回收测量——这里就需要用到艾里卡特质量流量计、质量流量控制器的流量累加器了。

流量累加器如何工作

质量流量计、质量流量控制器的读数单位通常为SLPM(每分钟标准升)或SCCM(每分钟标准毫升)。假设某配电箱容积为5升,以5SLPM(即每分钟标准升)的流速充气,一分钟充满,这时配电箱内有5个标准升的气体,流量累加器将计算并动态显示所耗费的总的气体流量,而非流速。可通过质量流量计显示屏周期性地读取累计流量数据,亦可通过串口通讯轮询设备来采集数据。对于质量流量控制器而言,流量累加器的亮点在于帮助您实现精密批量控制,可将流量累计器设置为往每个配电箱内充5升气体,启动流量累加器,此时质量流量控制器开始工作,并在通过5升(预先设置的流量设定值)气体时关闭阀门,用户无需实时监测屏幕,也不需要使用秒表。

流量累加器还有哪些应用?

需要计算气体累计流量的应用无处不在,您家里的煤气表内有流量累加器(但可能只能计算一定管道压力下的体积流量),汽车的气泵中也有流量累加器。

工业生产中,以下应用常要用到气体的累计流量计算

  • 酿酒:添加糊状酵母
  • 气体隔层:气罐内充入氮气以防止有毒或易燃的烟气排放
  • 制药:加氢反应器内氢气的批量分配
  • 食品包装:袋装薯条内充入安全的惰性气体使其不易碎
  • 运输监管:用于商业用途的丙烷气罐;或研究实验室内部气体运输时的流量监测
  • 高海拔地区气球充气:精密测量气球升空飞行所需的气体质量流量
  • 生物反应器:调节充气量或虹吸从而控制反应

选配流量累加器时需考虑的因素

该流量累加器可以实现精密批量分配吗?

流量累加器是一个需通过编程来实现流量累计循环触发的选配功能。艾里卡特流量累加器可实现批量循环,也就是通过远程软件来实现触发,类似于FlowVision软件的应用。

该流量累加器实现批量分配时阀门能自行调节吗?

实现批量分配最为关键的部分就是让阀门适时关断。您可能希望在到达指定流量时阀门能迅速关断,从而方便迅速进入下一工作环节,但如果流量较大时,在接近总流量值时逐渐减小流量、随后在无限接近的那一点关断更为可取。

无论哪种方法都需要调节PID值以优化阀门性能。艾里卡特质量流量计、质量流量控制器出厂时将按照用户特定的应用情况设置适当的PID值,也允许用户根据现场工作需要自行调节PID。由于艾里卡特质量流量计、质量流量控制器均预置了98~130种气体,用户自行切换气体、切换应用极为常见,我们建议您对PID进行适当调节,从而优化每一项应用中质量流量控制器的控制性能。

哪一种设备更佳?流量累加器与阀门集成于一体的质量流量控制器,还是质量流量计外接远程阀门?

集成于质量流量控制器内的流量累加器,其质量流量计与阀门之间的闭合回路运算更为有效、精确。此外,用户也无需自己编程!需要连接及维护的设备数量亦减至最少。

但也有一些用户已有现存的阀门,只是缺少流量累计功能或者因为其他原因需要两台独立的设备。

我要测量的是体积流量累计值,质量流量累计值,还是气体的实际质量?

通常来讲,上述各不同测量值需采用不同的流量测量设备。然而,艾里卡特质量流量计、质量流量计控制器可同时测量并显示多种多种参数:体积流量、温度、绝对压力以及质量流量。流量累加器可显示体积值或标准质量值。只要知道气体密度便可计算得出气体的实际质量,即单位时间内的质量流量(例如:千克每小时)。如果您希望您的艾里卡特质量流量计或质量流量控制器能输出气体的实际质量值,请联系我们

无论是精密批量分配,还是温室效应气体的回收,或者大气监测采样仪的校准(利用流量累加器获取一段时间内的平均流量值),又或是测量每分钟进入生物反应器内的氧气克数以取代燃料生产,艾里卡特质量流量计、质量流量控制器的流量累计功能将帮助您优化您的应用系统。

 

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质量流量控制器应用于物理气相沉积

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您知道阳极氧化与发蓝处理的弊端吗?尽管表面是耐腐蚀的,但容易被被刮擦。阳极氧化过程大多不会增强表面硬度,镀铬倒是有此功效,但铬有毒性,且易磨损、易变形、易碎裂。Duralar科技有限公司——真空沉积系统的制造商,希望利用物理气相沉积开发一套类金刚石材料的快捷镀膜系统,其坚固性与持久性都强于阳极氧化与镀铬,并将应用于金属部件表面的防腐蚀、防侵蚀、防磨损等处理过程。

假设您也是类似于Duralar公司的物理气相沉积技术的革新者,希望通过科技让生活变得更有趣。我们假设您没有足够充裕的时间、也并不拥有一颗摇钱树!研发过程中需要不断地测试、考虑新方案的可行性以及参与反应的气体,须时时切换气体种类并调节流量大小,从而确保精确的镀膜量。您一定不希望为每一此测试都采购一台全新的真空型质量流量控制器,也一定不能忍受每切换一次气体就不得不将系统停机重新标定质量流量控制器。

Duralar公司最初的气相沉积系统中集成了6台热式质量流量控制器,但这6台设备无一采用特殊气体——四甲基硅烷(简称TMS)液体蒸发——标定过。事实上,除非将系统停机后重新标定质量流量控制器,不然根本无法真正意义上地实现气体切换。因此,Duralar公司联系了艾里卡特。虽然四甲基硅烷也不在艾里卡特标准兼容气体列表中,但经过一番定制化设计后,我们交付了一台耐腐蚀、四甲基硅烷特殊标定的质量流量控制器。

Duralar公司对原先的物理沉积系统进行了改良,采用艾里卡特质量流量控制器。只是一个偶然的替换,如今却成了系统中始终维持精密四甲基硅烷流量的保障,无论流量大小是趋于满量程还是仅为满量程的0.5%。因为艾里卡特质量流量控制器内置的气体切换功能所采用的算法不仅是乘以系数K对某一点流量进行补偿,而是基于一套完整的、附有NIST粘度值的性能曲线。Duralar公司也无需再为工厂内温度或压力的变化对精度产生干扰而担忧,因为不同于传统的热式质量流量控制器,艾里卡特质量流量控制器内的闭合回路传感器将自动对体积的变化进行补偿。

不久,Duralar公司就开始通过将腔体抽真空来生产镀膜材料,腔体内充入恰好流量的气体,加入蒸汽镀料并将其转化成具有附着性的浆体。物理气相沉积必须在真空环境下进行,从而镀料到达被镀物体表面时而不会被氧化。

之后,Duralar公司又打算开发一项管道内壁镀层的系统。管道内壁镀层有助于减少腐蚀性液体或气体通过管道时造成的磨损与腐蚀,亦能防止步枪枪管等内部生锈。实现方法十分巧妙:将管道尾部密封以形成一真空腔体。此过程中的关键在于须在一狭窄的管道空间内改变镀料位置以完成整个管道内壁镀层。这就意味着更多样化的原型设计、无穷无尽的实验,艾里卡特再一次鼎力相助。

通过一台用于四甲基硅烷的MCS耐腐蚀型质量流量控制器及两台MC系列标准型质量流量控制器,Duralar公司轻而易举地实现了在预置的98种常用气体外加至多20种自定义气体中任意切换,耐腐蚀型质量流量控制器中标准预置气体更是达到128种。

Duralar公司下载了艾里卡特LabVIEW驱动程序来构建上述真空系统,通过远程电脑来控制质量流量控制器及自己的节流阀,最终,在规定期限内完成了此真空系统的设计,并已将其投产。如今,您可以为您的金属部件镀上类金刚石的材料,也可以订购一台镀膜系统开展相关的镀膜服务。相比于阳极氧化,真空镀膜要持久耐用的多;与镀铬相比,则更为简易与坚硬。艾里卡特质量流量控制器的可变与适应性使得物理气相沉积技术又有了新的突破。

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控制密闭系统内压力模拟小鸟唱歌

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你知道小鸟是如何唱歌的吗?原来跟我们差不多!

Nature Communications杂志于2015年11月27日刊登了一篇C.P.H Elemans博士的最新研究文章,标题为“鸟类与哺乳动物之间通用的发声机制与声音控制”。文章中指出:鸟类与哺乳动物都是通过相同的发声机制——肌弹性气动力(简称MEAD)来发声。研究此项目的关键在于是否能通过控制器官下方与外部压力的方式在鸣管(鸟类身上与人类喉头相似的器官)中模拟发声组织的振动。为了精密控制密闭容器内的压力,C.P.H Elemans博士为此选择了艾里卡特双阀压力控制器

压力控制推动肌弹性气动力振动

动物的声音是由发声组织每秒钟数百次振动而产生的不连续空气脉冲组成。肌弹性气动力(MEAD)描述了此类振动如何在无活动肌以相同频率共振的情况下得以持续。一般来讲,肌肉的收缩速度最快可达250Hz。在肌弹性气动力理论中,封闭的发声组织下方积聚着一股气压直至压力迫使发声组织开启,其开启与闭合呈不规则状,进入发声组织的空气被其振动切断,由此即发出了声音。振动频率决定了声音的高低,而振动频率取决于进入喉头(哺乳动物称之为喉头,鸟类称之为鸣管)的气体流量以及发声组织的肌张力。

哺乳动物的肌弹性气动力(MEAD)发声机制已被论证,为了证明鸟类也是如此,C.P.H Elemans博士在小鸟的鸣管中模拟了由压力形成的气流。研究团队希望通过精密控制位于发声组织下端的支气管内的压力来测试肌弹性气动力(MEAD)振动的存在。因为鸟类呼吸系统内的多余空间绝对封闭,采用艾里卡特双阀压力控制器无疑是最佳方案。分别控制进气、排气的两个阀门根据实验要求的实时压力,精密有效地控制进入、排出密闭系统的空气流量。

为了不破坏生物结构,实验过程中须将压力控制在一个极低(3kPa与大气压力之间)的范围内。为此,我们决定在压力控制器中内置一压差传感器,其中一个远程传感器端口连接小鸟的支气管,另一个通大气。也就是说,即便实验过程中支气管的压力会发生微小的变化,但相对于当地大气压而言却始终保持不变。兼容模拟量控制、数字信号控制于一体的艾里卡特双阀压力控制器,轻而易举地便帮助项目团队使小鸟的鸣管处于支气管升压状态下。

压力控制空间和冗余

除了验证鸟类的肌弹性气动力(MEAD)发声机制,C.P.H Elemans博士还想知道鸟类发声是源自于唯一的肌肉指令还是一个冗余的控制空间。为此,研究团队在鸣管处于支气管升压状态下并伴随肌肉刺激源变化的同时,还不断变化着环绕在鸣管周围的锁间气囊(简称ICAS)的压力。项目组又另外采用一台双阀压力控制器模拟跟支气管腔体内压力范围相同的1-3 kPa(G)的锁间气囊(ICAS)的压力。研究团队发现在两个压力区(以及肌肉刺激源)内的多种压力组合能产生相同的基频,对肌弹性气动力(MEAD)来说是一种常见的冗余特性。

值得注意的是,C.P.H Elemans博士发现维持发声组织振动的空气动力并非由声道内空气柱的质量惯性产生,而是由发声组织波动而形成的压力差产生(参见论文第6页),维持气体进入发声组织必不可少的高、低压力交替并非由进入鸟儿喉咙的空气量在喉咙下端形成一低压区直至发声组织再次开启形成,而是靠组织边缘的波动在鸣管内形成必需的压力变化。

本文关于压力控制器的应用是一项将空气动力学应用在动物身上的很棒的研究项目。如果您也想利用艾里卡特质量流量计、质量流量控制器、压力控制器将手中的研究计划变成现实?请联系我们。

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质量流量控制器应用 — 汽车尾气催化剂测试

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Catagen公司Logo 本期“产品应用”专栏还是由艾里卡特®英国区经销商Premier Control Technologies提供,让我们再度越洋过海去看一下艾里卡特®在OEM领域的应用。作为催化剂测试与老化设备的制造商,Catagen公司在全球减少汽车尾气排放的产业内有着举足轻重的地位,其生产的测试设备则有赖于精度高、响应速度快的艾里卡特®质量流量控制器。下面就来听听Catagen公司执行总裁Andrew Woods博士的说法。

Catagen将全球领先的催化剂测试技术引入市场,提供行业认可测试的同时,显著减低了成本并减少了98%的二氧化碳排放量。Catagen设备利用合成气体进行高精度的催化剂测试,并将能量转换效率加至最大,要达到与该技术完美匹配的精度与效率,Catagen公司选择了艾里卡特®。

艾里卡特®质量流量控制器的量程范围完全覆盖Catagen公司Maxcat, Testcat及Labcat系列设备运行所需的精度与控制等要求:量程范围5 ~ 3000 lpm、可选择气体等。除此之外,艾里卡特®质量流量控制器的快速响应更是成为了Catagen保证其设备响应时间不超过300毫秒的关键性因素。

Catagen设备内控制整个设备测试过程的Eyecat软件充分利用了艾里卡特®质量流量控制器的功能。Eyecat以5赫兹的频率与质量流量控制器进行通讯,使其可计算出质量流量控制器设定值与实际流量之间的微小误差,以便迅速调整整个控制过程。

作为PCT公司与艾里卡特®的一个满意度甚高的用户,Catagen公司对艾里卡特®质量流量控制器系列产品的技术、响应速度和精度均颇为欣赏。

 

Andrew Woods博士
Catagen公司CEO

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质量流量控制器应用 — 气体传感器参数设置与校准

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本期“产品应用”专栏由艾里卡特®英国区经销商Premier Control Technologies提供。

css公司logo作为传感器技术行业内领导品牌,Cambridge CMOS Sensors公司专利的CMOS MEMS气体传感器利用微热板技术在加快空气质量监测仪响应速度的同时还降低了其能耗。传感器的参数设置与校准过程需采用一测试平台,该测试平台中,一氧化碳、乙醇或挥发性有机化合物将通入放置被检传感器的测试容器中,用于对传感器进行测试。

因为传感器本身响应速度极快,因此Cambridge CMOS Sensors公司需要一套能同样迅速响应的质量流量控制系统来控制测试容器内不断变化着的气体浓度。每一次测试都需要控制流量范围在0.1~500 ml/min间、不同浓度的气体,迅速、稳定的流量不仅是采集瞬时数据必不可少的条件,也是测试腔内进行泄漏测试的关键所在。

Premier Control Technologies建议采用一套快速响应且安装灵活的艾里卡特®质量流量控制系统实现以上应用需求。当设定值变更时,阀门在短短50毫秒便能作出响应,保证了测试过程中迅速、稳定地生成各种不同浓度的气体。艾里卡特®特有的多气体标定及200:1的量程可调比更是大大降低了传感器测试平台的建设成本。结合用于切换高、低流量的三通管路,每一组0.1-500 ml/min的流量区间仅需两台艾里卡特®质量流量控制器(500 ml/min与10 ml/min各一台)即可覆盖。

 

该应用采用两组艾里卡特®质量流量控制器,其中一组用于一氧化碳和乙醇,另一组采用316L不锈钢结构的防腐蚀型号单独控制挥发性有机化合物,两组设备(4台质量流量控制器)再分别连接第5台控制空气的质量流量控制器进行气体稀释、第6台防腐蚀型质量流量计进行泄漏检测。所有设备均具有艾里卡特®特有的气体选择功能,可在至多130种预置气体或混合气中任意切换,便于日后可能改用其它气体进行测试,从长远角度为用户降低了成本。

6台设备均通过艾里卡特®BB9-USB集线盒进行供电与通讯,BB9-USB可连接至多9台质量流量计&控制器或压力设备到电脑。艾里卡特®设备均自带操作面板,这一点着实为Cambridge CMOS Sensors公司提供了便利,在项目初期的测试阶段,即便不通过电脑编程也能对质量流量计&控制器进行分别控制。如今,自动化测试平台已正式上线,该系统可通过Cambridge CMOS Sensors公司专用的软件控制系统进行多点式RS-232通讯。

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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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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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质量流量计用于泄漏测试

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艾里卡特首期“产品应用”专栏呈现将载有质量流量计的科学装置发送至近太空区域。本期博客中,我们将为大家介绍艾里卡特质量流量计的经典应用 —— 泄漏测试。Graftel, LLC公司的应用是采用高度严格严谨的核监管标准的核泄漏检测。
 

核电站Graftel, LLC 成立于1991年,总部位于伊利诺斯州埃尔克格罗夫村,是美国核设备泄漏率检测的领军企业。按照联邦核管理委员会的规定进行常规检查,也为核电站员工工作环境安全提供预防措施服务。Graftel拥有便携式局部泄漏率测试仪(LLRT),可进行大规模的整体泄漏率测试(ILRT),成为逾90%的美国核电站及全球诸多其他核电站优先选择的泄漏测试合作伙伴。

整体泄漏率测试(ILRT)验证

美国核管理委员会(NRC)要求所有核电站进行常规检测,确保核电站按照核管理委员会10 CFR 50附录J的要求,遵守安全壳泄漏要求。要求包括三种检测:

  • A型测试用于检测主反应堆安全壳的整体泄漏率
  • B型测试用于检测主反应堆安全壳贯穿件(包括气闸和电气贯穿件)的局部泄漏。
  • C型测试用于检测安全壳隔离阀的泄漏率。

Graftel公司设备

Graftel在1993年发明了A型整体泄漏率测试(ILRT)智能传感器技术。此后,Graftel的ILRT便成为了美国使用的主要系统。智能传感器可减少测试设置和执行的所需时间和贯穿件数量,从而提高了ILRT的效率。Graftel不仅从事产ILRT所用智能传感器的设计和制造,也提供传感器的校准服务。Graftel在设备校准方面积累了多年的丰富经验,建造了通过ISO17025认证的一流校准实验室,如今可提供过程仪器、压力仪器、温度仪器及湿度仪器的校准服务。

在进行ILRT时,Graftel 工程师可在8小时内将反应堆厂房内的压力增加到46 psig。安装在反应堆内的50多个Graftel智能传感器会不断返回温度和湿度数据,以计算整个测试过程中的压力衰减率。在初步检测得出结论之后,Graftel团队又进行了一次验证测试。测试团队采用厂房内的测压孔,制造了约50 slpm的稳定泄漏。测试期间,艾里卡特质量流量计在智能传感器不断报告数据的同时对真实泄漏率进行了监控。对两组数据进行比较,证明智能传感器在要求的精度指标内进行检测。在5个小时的验证测试中,Graftel充分利用了艾里卡特质量流量计的测量精度以及对压力和温度变化的不敏感性。

局部泄漏率测试(LLRT)监控器

有时,阀门、法兰和电气贯穿件等小组件也可能导致极其严重的故障。Graftel稳固了其在A型测试领域的地位之后,开始设计适用于核电站B型和C型测试的便携式泄漏率监控器。现在,Graftel公司的局部泄漏率测试(LLRT)监控器(型号9623-7)是一款坚固耐用、精度极高的设备,可通过流量组成法或压力衰减法进行B型和C型测试。

在针对安全壳气闸的典型B型测试中,将闸门密封,压力增加到50 psig。将空气或氮气输入LLRT调压器,调压器可使气闸内的压力保持在规定的测试压力水平。如果调压器为了保持测试压力而允许多余流量进入气闸,则表明存在泄漏。进入气闸的流量反映了气闸的泄漏程度。每个LLRT内置了三个艾里卡特质量流量计根据不同需要,分别用于测量高、中、低流量。但气闸B型测试需要高量程或中量程,隔离阀的C型测试需要最低的流量量程。可根据核电站的具体需求向Graftel订购定制流量量程的设备。Graftel还提供一种内置四个Alicat质量流量计的LLRT(型号9623-7-ST4),可作为泄漏率监控标准。

作为LLRT的OEM组件,艾里卡特质量流量计是Graftel的最佳选择。艾里卡特所有质量流量计均开放一对多的RS-232通讯协议,从而实现了单一Graftel用户操作界面便可轻松集成三个艾里卡特质量流量计。用户可通过LLRT触摸屏和Graftel语言直接操作质量流量计,例如在主界面调零和切换气体气体。因为LLRT力求坚固与便携,所以内置的质量流量计也得满足这些条件。艾里卡特质量流量计无活动组件或耗能的热元件,节能高效,对碰撞、震动或方向的变化均不敏感。我们曾在另一篇博客介绍过艾里卡特设备的坚固性,以及在冲击器震动的情况下保持精准流量读数的能力,请点击这里阅读。

Graftel公司最早生产的一批LLTR已进行返修维护,这些产品在现场使用了11年后依然能够保持原有的校准精度。若由于放射性污染或当地工厂的其它问题而无法每年进行返厂重新校准,核电站工程师需要确定其泄漏率监测能力的可靠性。如今,Graftel公司与艾里卡特共同解决了这一问题,令所有用户高枕无忧。

如需了解更多关于此应用,请访问 www.graftel.com
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质量流量计用于高海拔地区气球飞行(下篇)

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昨天的博客我们为大家介绍了飞行苹果空间技术(FAST) —— 一个在高海拔地区气球放飞项目团队,其利用艾里卡特便携式质量流量计来监测充入气球的气体流量。今天我们将继续介绍FAST团队对中性浮力的探究。

测量质量流量从而达到中性浮力

FAST团队由内华达大学拉斯维加斯分校的Amanda Maxham博士率领,团队有一个远大的目标:让一颗气象气球飞越大西洋!要实现这一目标,气球必须能够达到并保持精确的高空长时飞行,从而借助平流层风从内华达州南部到达非洲或欧洲,飞越近6000英里的距离。其中的一项难题在于乳胶气球在紫外线照射下会因材料降解而发生爆炸,这种效应在空气稀薄的高海拔地区会尤为严重。为了将气球于日间在紫外线下的暴露程度降到最低,团队决定将项目进行日定在冬天。FAST团队必须精密控制气球飞行的高度,以确保该海拔高度的风向可以带着气球飞越大西洋且不发生爆裂。要做到这一点,就必须精确控制气球内部的气体量。

这次飞行的最高海拔达到了123463英尺,团队也因此首次登上了业余无线电海拔空气球放飞排行榜。更重要的是,气球实现了中性浮力,并在某一海拔高度连续稳定地飞行了90分钟才爆裂。中性浮力是实现气球飞越大西洋目标的关键要素,因为气球必须能够在某个特定高度盘旋,才能借助该海拔高度处的快速风力。而这一目标也是规模更大的谷歌气球计划所要达到的要求,该计划旨在通过操纵气球借助来自特定高度不同方向的风,保持平衡的气球分布。

在特定高度保持中性浮力的关键在于载入足够的气体提供气球上升所需要的升力,但升力不能过大,否则气球的上升将超过目标高度。如果一切顺利的话,当被气球及其载荷物替代的大气质量等于气球内部气体质量及气球和有效载荷的质量总和时,气球就会停止攀升,保持中性浮力。实现中性浮力基本取决于气球弹性和相对于大气压力下气球内部压力的增加。增加压力在高海拔区非常重要,可以实现气球的中性浮力。关键是要给气球填充“适量”的气体,Maxham博士将“适量”解释为:刚好可以使气球到达指定高度,不能充气过量,否则气球到达目标高度时无法承受。

利用质量流量计测量充入每个气球内的气体的累计质量流量,团队在试飞过程中获得了可重复的数据。

Maxham博士的学生们利用一套复杂的公式计算出每次飞行所需的气体质量。该公式包括运用理想气体定律、胡克定律、1976年标准大气模型、气球弹性模量及其它诸多因素进行计算,从而确定需要使用的正确的气体量。因为如果不进行周密的计算,施加在气球上的气压会随着压力和温度的变化而变化,乳胶的弹性模数也会变化。此外,气球外的温度会随着气球上升穿过大气层而以一种奇怪的方式发生变化:对流层的温度随着海拔升高而下降,但当气球进入平流层后,温度则随着海拔升高而升高。15岁的Eric Lujan —— 一位FAST项目的学生,曾编写过一个安卓应用程序,可计算出项目地点气球充气所需要的气体的质量流量。

采用质量流量计测量每个气球内充入气体的累计质量流量,FAST团队可在试飞过程中获得可重复的数据。整个项目的教育意义也变得更加广泛,因学生们不仅可以使用气球进行科学实验,并就气球本身进行科学研究,而该项目的初衷就是希望能有更多的人参与到与科学相关的活动中。

如果天气条件允许,FAST团队将于2013年10月5日进行下一次气体升空试验。关于详细项目日程安排,请订阅 FAST官方博客
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质量流量计用于高海拔地区气球飞行(上篇)

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一年前,我们为一个名为 “飞行苹果空间技术” (简称:FAST)、专门研究与高海拔地区气球升空相关的科学、工程学、技术和数学的项目团队赞助了一台带有流量累计功能的便携式质量流量计。本期艾里卡特“产品应用”专栏,我们就来介绍下 FAST 团队是如何操纵一颗气球穿越大西洋的。 

两年前,一位名叫Amanda Maxham的年轻女士在YouTube上看到一个视频并由此彻底改变了人生,视频讲述了一对父子在高海拔地区将一只气球放飞至近太空。在取得内华达大学拉斯维加斯分校的新兴专业天体物理学博士学位后, Amanda Maxham便创立了飞行苹果空间技术(FAST)项目团队,该项目旨在通过高海拔气球的操纵实践来促进学生和非专业人士参与到与科学、工程学、技术和数学相关的活动中来。FAST团队采用了配有科研设备的乳胶气象气球,可以在目标海拔高度进行追踪、成像和试验。关于“飞行的苹果”,他们简单地解释为:“牛顿的苹果掉落了。我们的苹果飞起来了。”太棒了!

美国内华达州航空航天局太空资助联盟的帮助下,FAST项目在过去两年中已经进行了17次。第一次是在2011年9月24日,被载物体在山的一侧坠落,项目以失败告终。整个团队用了两天时间才将被载物体定位并寻回。第二次,气球带着一个无功能追踪信标起飞。Maxham博士将此类失败视为学生学习的机会,学生可借此学会认识到科学障碍,并用创造性的方式解决问题。也正是这其中一个障碍引起了艾里卡特对FAST项目的关注。

 

质量流量计助力高海拔地区气球升空

在高海拔地区放飞气球,一个常见的问题便是到底需要往气球中充入多少比空气轻的气体。  充气量对气球是否有足够的升力以及在爆破前是否可到达目标海拔起着决定性作用。气体是可压缩的,气体体积的大小受大气压力(与海拔相关)与温度的影响。通常,海拔每上升15000英尺,气球体积就会翻一倍,所以,10万英尺高空处的气球的体积大约是在地面时的体积的128倍。充气量过小无法产生足够的升力;充气量过大则将导致气球到达目标海拔之前就爆破,或在爆破前无法保持平衡浮力。

 

 

 

 

 

 

通常,高海拔气球升空团队在地面上通过砝码来测量气球内气体的升力,该方法既不方便、也不够精确。测量气体重量时必须停止充气,且须在室内进行,以免受到项目地点不断变化的风力而产生的影响。在配重片上加1千克或0.5千克的砝码并观察上升力度,0.5千克是FAST团队能达到的最佳误差。Maxham博士的团队需要一种更精确的方式,以便在气球升空时获得精准的升力。如果可以测量出注入气球的气体量,用简单的方式就可以计算出升力,获知这一点后,团队开始寻找解决方案。去年八月,当FAST团队的Edward Giandomenico找到艾里卡特时,我们很高兴艾里卡特可以为他们提供解决方案,于是我们给FAST项目捐赠了一台满量程1500SLPM、带有流量累计功能的便携式质量流量计

FAST团队可通过艾里卡特便携式质量流量计屏幕按钮在氮气和氢气间进行切换,在项目现场可通过电池供电,持续保持测量精度。

 

据Maxham博士所知,FAST是唯一利用质量流量计监测气球充气量进行高海拔气球升空项目的团队。因为测量的是气体的质量流量,所以可以精确计算出充入气球的气体分子数,从而得出气球升空后的体积。气体充气量的准确度从原先的500克提高到了千分之几克。因为气体质量流量标准化到特定标准温度和压力,该类测量完全不受当地气候条件影响,如风、温度和气压。FAST团队通过这种方式可以确定,在一个不漏气的气球中,在地面时为250标准立方英尺的氮气在升到12万英尺的高度时依然为250标准立方英尺。

FAST团队的另一个难题是充入气球中的气体有时是氮气、有时是氢气。氮气安全(“请记住兴登堡号!”)但价格较贵。氢气比较便宜,且体积相同时产生的升力更大。每种气体性能都不同,气球上升过程中的膨胀的体积不一、因项目进行地点工况改变而产生的影响亦不尽相同。艾里卡特质量流量计预置了98种常用气体和气体混合校准曲线,FAST团队只需通过屏幕按钮即可在氮气和氢气间进行切换。在项目现场,质量流量计可通过电池供电,始终保持稳定的测量精度。团队成员可通过现场监测累计流量以确保将规定质量流量的气体充入气球中而不超量。

下期博客将为您介绍FAST团队的气体如何成功飞跃大西洋!敬请关注!

如果天气条件允许,FAST团队将于2013年10月5日进行下一次气体升空试验。关于详细项目日程安排,请订阅 FAST官方博客
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