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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气体质量流量控制器内存在水汽有多糟?

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某地区一家水处理工厂通过往其水系统中精密注入氨气的方法来中和氯气,从而保障日均六千万加仑(约2.27亿升)的饮用水供应。然而,工厂内原先使用的热式原理的质量流量控制器(非艾里卡特产品)由于液氨的渗入而导致热传感器损坏。常规热式质量流量控制器内的传感器被设置为气体通过时将气体温度升高至一指定范围,由于液体的导热能力比气体强,所以即便只是瞬间、微量的液体出现于气路中,也会使得内部元件迅速冷却。当探测到温度下降,温度调节器便会耗费更多功率将其加热至规定温度,从而导致电子部件迅速烧毁。

质量流量控制器中不小心渗入液体的原因有很多。例如:环境监测站要对各种天气条件下的空气质量进行监测,下雨、结霜、融雪都有可能使得水汽进入质量流量控制器;燃料电池应用通过混合氧气与氢气来生成水,整个过程中极易引入水汽;又或者是用于气体喷射的液罐出现了回流。

 解决方法

如果艾里卡特质量流量控制器内渗入水汽,情况则不至于那么糟。与热式原理不同,艾里卡特质量流量计、质量流量控制器采用层流压差技术,依托专利的层流片结构将气体由湍流转为层流运动,通过测量层流片两端气体压力差的方法来测量流量。

上述水处理工厂无法忍受每次渗入水汽后都不得不采购一批新的质量流量控制器,最终将所有热式原理的仪器替换成了艾里卡特。而今,当再有液态氨进入到质量流量计或质量流量控制器内部时,只需简单地用高压氨气冲洗管路后进行消毒即可。

排出液体

如果您的艾里卡特质量流量计、质量流量控制器内渗入了液态物质,切勿置之不理,倘若液体在气路内滞留太久,可能导致不同金属间相互反应。如果可以的话,请将设备置于真空工况下,高真空(0.25 psi或更低)加上微热(50 ~60 ° C)可使得液体从设备内部的微小气道内蒸发。

倘若液体中含有悬浮颗粒物,抽湿过程可能会留下固体颗粒,从而导致质量流量计或质量流量控制器内留有残渣。该残留物由于颗粒过重而干扰到气体作层流运动并最终影响测量精度的几率很小,但如果那样的话,须使用异丙醇清洁设备。艾里卡特售后服务工程师会将设备拆卸、进行清洁后并重新标定。如您有设备需要售后维护,请联系艾里卡特上海售后服务中心

如果您的质量流量控制器是316L不锈钢结构的耐腐蚀系列,那您大可高枕无忧,因为耐腐蚀系列的结构与液体流量计、液体流量控制器基本相同,可最大程度地允许液体渗入。[这时您可能会问:艾里卡特还有液体流量计液体流量控制器吗?]

一些客户——诸如上文提到的水处理工厂和环境空气监测站,在遭遇难题后最终弃用了普通的热式原理仪器而转投艾里卡特层流压差式质量流量计、质量流量控制器,从而亲身体会到了艾里卡特设备众多几乎不为人知的优势之一。如果您恰好在进行棘手、具有挑战性的流量或压力相关项目,那么,这绝对是一个选择艾里卡特质量流量计质量流量控制器的最佳理由。

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超越客户预期

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艾里卡特交付第一台5000SLPM质量流量控制器 —— 刷新质量流量控制器量程新高度

大流量质量流量控制器MCRH-5000SLPM机械工程逐渐趋于收益递减已是无法改变的事实。若要迫使一个系统更快地完成更多作业,最终将出现各种限制或阻碍,艾里卡特面临的挑战是:更严重的湍流、消耗更大的功率、甚至设备本身也更重,这些将影响质量流量控制器的响应速度、控制精度及工作性能。我们发现提升测量与控制的量程范围绝不是问题,质量流量计最大量程至4000 slpm、质量流量控制器至3000 slpm。但是,作为“全球最快的流量控制器生产商”,当客户跑来跟我们说要订一台5000 slpm的质量流量控制器时,艾里卡特绝没有兴趣交付一台不完美的设备。

第一步:大流量质量流量计

从艾里卡特核心的差压传感技术着手,我们为设计了一组全新几何构造的层流片,以专门用于大流量质量流量计质量流量控制器,因为我们发现如果仅采用在标准结构中增加层流片的方法,会出现湍流及稳定性的问题。结果这台5000 slpm的质量流量计压损相当小 —— 满量程压损仅3.4 psi*。由于稳定性比预期强,我们觉得该台质量流量计在不同环境将更有效地工作。

大流量质量流量控制器

要进行流量控制,艾里卡特特有的、快速控制响应、几乎零摩擦的滚轴阀门无疑是最理想的选择。采用已知性能的现有阀门将足以确保用户满意度,但由于阀门本身的筒体体积增大,我们不希望通过高电流来实现如此之大一个阀门的迅速开启与关断,随即决定进行分控,即采用并行排列的两个阀门。

通用性强

此台为用户特别定制的质量流量控制器保留了艾里卡特独有的多气体预置、编辑功能,大流量量程加上坚硬的设备本体,可用于工业燃烧应用中氧气或燃烧气体的测量与控制。相同量程的质量流量计(无阀门)可用于监测气体的耗气量,比如:制造业中的氮气质量流量的监测。

 

选择艾里卡特的理由

至此,您可能已经发现,除了订购一台艾里卡特质量流量控制器——一台精度高、量程可调比范围大、测量与控制响应速度极快、自带集成式屏幕显示、支持远程数字通讯的仪器设备,您还可以将应用中的特殊需求告诉艾里卡特,我们可能正好有个不错的主意或方案适合您的新应用。

*排气到大气中

 

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调节质量流量控制器与压力控制器的PID,实现迅速稳定的阀门控制

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无论您是要在一台崭新的质量流量控制器上初设设定值,还是打算将一台之前使用过的压力控制器挪用到新的过程系统中,有些时候可能需要对设备进行下微调以实现最佳的控制稳定性,可通过修正PID数值来平衡控制器到达设定值的速度及趋于稳定的程度。如用户下单时无特殊要求,艾里卡特质量流量控制器及压力控制器出厂时的PID为一组适用于绝大多数应用的默认数值,但其实所有应用都有其特殊性,这些参数看似非常随意且无规律可循,因而通常会造成客户在决定PID参数的时候更像是在碰运气,结果自然可想而知。下文我们就来介绍下PID调节背后的原理以及现场调节的一些小技巧。

比例,积分,微分

我们先来了解下正式的定义,P,I,D分别代表控制算法中的三个组成部分:比例,积分,微分。

比例

阀门驱动的准则之一是比例偏差,指的是系统读数与设定值间的差异,该偏差乘以P值后的数值被赋予求和地址位。由此可见,如果实际读数与设定值之间的差异很大,控制器就会快速驱动阀门工作以试图到达设定值,可以把它看作踩油门。

微分

根据微积分函数表达式y=T(dx/dt),微分是变量(x)对时间(t)的求导。就质量流量控制器而言,流量值就是这个变量(x)。PID控制算法会将求和地址位数值,减去dx/dt乘以D值后的值,作为阻尼项,因而可以将D值理解为刹车。下面视频为您演示了如何调节分别代表油门与刹车的P值与D值。

积分

由微积分曲线图可知,积分是某两点区间内曲线下方包围的面积,通常即起始时间点与结束时间点。说得更实际点,就是从零点开始的读数总和或误差总和。调节P值和D值仅着力于当下或前一刻的测量状态,I值则利用更多较早的数据将当前系统读数修正至设定值。艾里卡特大多数将质量流量控制器、压力控制器的I值设为零,P值与D值被计入以每秒1000次的速度更新的求和地址位,免除用户输入I值的必要。求和地址位的数值即用来按比例地控制阀门开度。

PD2I

艾里卡特双阀门设备—— MCD双向质量流量控制器及PCD双阀压力控制器,仍会用到I值调节,但与传统PID算法略有不同,采用的是艾里卡特自行创建的一种特殊的、包含预测功能的PD2I算法。这也是为什么常规的PID调节方法不适用于MCD与PCD系列设备。PD2I算法较为复杂,单阀质量流量控制器与压力控制器一般不适用。如您在调节双阀质量流量控制器或压力控制器的PID过程中遇到困难,请联系我们

实现迅速、稳定的阀门控制

上述理论定义只有运用到实际操中才会变得有意义。通常,用户遇到最普遍的问题就是设定值振荡。P值与D值过调后会怎么样?最典型的解决方法就是在维持D值不变的情况下减小P值,只有当P、D到达一理想的平衡点时,过程变量才能以较快的速度趋于设定值。另一方面,P值如果太小的话也会致使P、D失去平衡,从而导致系统振荡。我们在之前的博客中曾演示过通过示波器观察调节PID后的阀门响应曲线图

为什么有时候同一台质量流量控制器或压力控制器在某一系统中工作状态良好,切换到另一参数下后便略显不尽人意?这时我们就需要查看下该应用过程。通常在入口压力较高时会出现振荡,由于仅利用了阀门开度的一小部分,这种情况往往比较难调整。入口压力较高时,阀门只需微开就能到达满量程流量,可调整的空间十分有限。如果能降低系统入口压力,即可加大阀门开度,从而增加可调整的空间。气体切换也会对设备整调产生影响,比如:氩气和氦气的特性完全不同,切换气体后便须对P值进行适当调节以实现控制优化。

如果您在采购前就知道过程系统的运行工况,请告诉我们!艾里卡特可根据用户提供的工况选择合适的阀门、并将PID调至用于该工况的最佳数值。也是因为这个原因,艾里卡特一直要求用户在订购质量流量控制器和压力控制器时提供进口压力、出口压力等参数,对于双阀门压力控制器与双向质量流量控制器,我们还需要用户提供被控过程系统的体积。我们会在实验室里模拟该工况并对设备进行标定,以确保户收到设备后可立即使用。

如您有任何阀门调节的疑问,请联系我们

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压损在负压应用中的重要性

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压损在负压与真空应用中是一项重要、实在的因素。管路中由摩擦阻力引起的压力损失称之为压损。流体在流动过程中与所有管路部件之间都会产生一定的摩擦阻力,比如:阀门、转接头及管道壁,由此便形成了压损。通过计算流过管路所需要的压力可计算得出管路中每一部件所产生的压损。压损越小,消耗的气体就越少,即运营成本越小。

压损是如何产生的

艾里卡特质量流量计内部的压损受静压影响,进行负压应用选型时须特别考虑这一因素。艾里卡特质量流量计通过测量层流片两点间的压力差来计算流量。由于流体作层流运动,通过泊肃叶定律可得到压力差:

∆P= 8μLQ/(πr^4)

ΔP = 压力差

L = 管道长度

η = 流体粘度

Q = 体积流量

r = 管道半径

π = Pi

对于每一台艾里卡特质量流量计来说,管道长度L和半径r都是已知的常量。假设气体粘度值不变,压损则与体积流量成正比。

ΔP ∝ Qη

前一篇博客中我们已经解释了减小管道静压将增大气体体积从而使得气体体积流量变大。从上述等式中可以看出:体积流量变大(由于减小静压而致)的同时压损也将增大。

为了简化概念,假设以下示例中温度保持不变。我们通过管道往一气球中充气,然后携带同一气球与管子驾车进入山间,并同样通过管道给气球充气,由于山间海拔较高、气压较低,从而导致气球体积变大,我们仍然可通过管道往气球中充气,但由于体积变大、气体与管道壁间的摩擦力增大,因此须施加更大的力。由此我们可以得出结论:压损随静压减小而增大。

负压应用中如何选择适当量程的流量计

了解了静压与压损的关系后,您便知道了负压应用中如何确定质量流量计的量程。我们的产品样册上可以查到艾里卡特质量流量计与质量流量控制器在标准大气压下的压损。假设我们在1/2大气压下用一台质量流量计测量不超过500sccm的流量,前一篇博客中我们已经知道了500sccm的流量在1/2大气压下会膨胀成1000sccm,由于艾里卡特是以质量流量而非体积流量定义设备量程,因此您需要增大量程以适用膨胀的体积的流量。

不同大气压下气体体积流量不同

所以应该选用1000sccm(M-1SLPM-D)而非500sccm的设备(M-500SCCM-D),并将质量流量标定至500sccm、体积流量标定至1000sccm。M-500SCCM-D与M-1SLPM-D这两个型号在大气压下的满量程压损都是1psid。1/2大气压时,由于体积翻倍,500sccm质量流量计满量程压损理论上将翻倍至2psid,但M-1SLPM-D满量程压损只有1psid。从本质上来讲,其实相当于加大了往气球充气的管道的管径。依此类推,1/4大气压时体积流量是质量流量的4倍,因此须采用M-2SLPM-D,并将质量流量标定至500sccm、体积流量标定至2000sccm。

低压损质量流量计

即便如此,您的负压系统还必须有足够的压力,允许流量计损失1psi压力。如上文中的方案,1/2大气压时采用量程翻倍的M-1SLPM-D,流量计压损被限定在1psid,约为环境压力的14%;1/4大气压时则更甚,四倍量程的流量计M-2SLPM-D压损为1psid,约为环境压力的27%。这样的情况便不是很理想,尤其当环境压力有限时。

艾里卡特学院:压损

艾里卡特有另一个解决方案!压损相对于标准M系列质量流量计小很多的Whisper系列低压损质量流量计即能完美解决此类应用的困扰。同样是满量程1000sccm的流量计,低压损系列MW-1SLPM-D在1/2大气压下的压损为0.07psid,仅为环境压力的1%。低压损系列与标准流量计的精度相同,采用低压损质量流量计为您的负压系统设计提供了更多的压损余地。

如您有关于负压或真空应用方面的疑问,欢迎联系我们

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“隐形”的流量测量 — 超低压损、将对过程系统的影响降至最小

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Whisper低压损系列获”创新产品奖”

在刚刚过去的四月,艾里卡特携Whisper系列低压损质量流量计与质量流量控制器参加了所属集团公司英国豪迈在西班牙巴塞罗那举行的创新技术博览会(HITE),并荣获“豪迈创新产品奖”。该年度奖项表彰了艾里卡特低压损系列产品在流量检定、环境监测、大气研究、泄漏测试及天然气控制等领域做出的革命性贡献。除此之外,艾里卡特还获得了英国豪迈旗下环境与分析事业部年度最佳子公司”

我们设计Whisper低压损系列产品,是为了满足那些过程系统对传统流量测量与控制仪器极其敏感的用户需求。本身压损几乎为零的Whisper低压损质量流量计&质量流量控制器接入系统后不会对背压或体积流量测量产生明显的影响。在管道压力很小的系统中接入一台基于压差测量原理的质量流量计,并要求其达到实验室级别的测量精度与重复性, 这就好比让一辆没有油的车去赢得赛车锦标赛冠军。

“隐形”的流量测量

Whisper解决了长久以来用户在低压应用中的困扰,即:流量测量过程改变了原本的测量工况。这种情况在流量随管道压力变化而变化的体积流量测量过程中尤其凸显。引入质量流量计将损耗部分管道压力,并因此而产生测量过程中实际体积流量的变化。

采用可最终消除压损(管路压力损耗)的流动路径及可感测极小残余压力的特殊传感器,Whisper系列低压损质量流量计将测量过程中对系统产生的影响降至最小,在整个气路中如同‘隐形’,从而在不改变流量的情况下监测流量,这一点在测量体积流量或校准体积流量仪(例如浮子流量计)时尤为重要,Whisper低压损系列正是此类应用理想的选择。

压力接近大气压的气体的流量控制

除了对流量测量的影响,质量流量计还会引入不必要的背压,此额外背压可导致低压力下的气流变缓或阻塞。在过程分析应用中,背压还将干扰气路中串联过程分析仪的测量精度。便携式低压损质量流量计极适用于此类应用的流量验证,可将对实际过程系统的影响降至最低。

Whisper系列超低压损质量流量计与质量流量控制器可测量或控制接近大气压的压力。大多数质量流量控制器都无法控制的、压力小于50 mbar的气体流量,Whisper系列低压损质量流量控制器可控量程高至500slpm。用于监测大气环境的气体分析仪即利用Whisper低压损质量流量控制器在低真空下进行大气采样。同样,高海拔地区的大气研究也是利用低压损系列设备来消除随海拔升高而下降的大气压的限制。

泄漏测试应用中的灵敏的流量测量与控制

Whisper系列低压损质量流量控制器的另一特殊应用是泄漏测试及流通性能测试。通常,泄漏测试应用中的典型方案是采用一台压力控制器维持恒定压力的同时,另一台质量流量计测量泄漏率。由于艾里卡特质量流量控制器独特的层流压差测量原理,测量流量的同时亦可控制压力,从而仅单台Whisper低压损质量流量控制器便可独立进行泄漏测试,由于设备本身内部流体阻力极小,低压损质量流量控制器在控制泄漏压力的同时仍旧以难以置信的响应速度测量泄漏率。基于同样的特性,流体性能测试过程也因此而变得异常简单高效。

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混合气体流量校准

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之前的博客曾经介绍过,标定、检定和验证这三个过程看似接近,其实目的各不相同。艾里卡特质量流量计&质量流量控制器可读取瞬时流量并通过屏幕按钮操作切换气体,使得上述过程更加快速简便,预置的98~130种常用纯气与混合气更是简化了流量标定过程。

被测混合气体组分变化时怎么办?例如:环保署的烟气分析应用。烟气中含有CO2、O2及NOx等,且各气体的百分比含量不断变化着。气体分析仪可检测出每日组成烟气的气体百分比,但质量流量计不能。当需要对被分析气体进行流量验证时,通常有以下几种不尽人意的方法:

  1. 预先确定一种典型、常用的混合百分比,出厂时即将流量计标定成此气体。这种方法将导致大多数情况下的流量测量都是不精确的,除了实际被测气体组分正好与预先标定的混合气组分完全一致时。若预获得更精确的测量值,则须将实际组分气体的粘度、压缩性等按照当前大气压与温度进行繁琐的换算处理。
  2. 将流量计标定成氮气或空气等,通过系数K计算出大概的实际气体流量。此方法也会导致不精确的流量测量,因为系数K仅适用于某一温度与压力值下的流量换算,而除此以外的工况,系数K的值都是不精确的,不精确的系数K将造成流量测量的巨大误差。
  3. 通过皂膜流量计或活塞式校准仪测量体积流量进行流量验证。换算成质量流量须将各组分气体的粘度与压缩系数换算至当前流量验证工况下的值。若采用该处理方法,体积流量的测量过程本身就会耗费时间,再将体积流量换算成质量流量则耗时更久。

艾里卡特气体编辑器(COMPOSER™)轻而易举地便为您解决上述困扰。作为所有艾里卡特质量流量计&质量流量控制器的标准自带功能,气体编辑器(COMPOSER™)允许用户自定义混合气体组分并将结果保存于设备中。用户可通过显示屏按钮操作在预置气体列表中选择组分气体、设置浓度,浓度百分比可精确到0.01%。可自定义并储存至多20种混合气体于设备中,每组可混合5种气体。将气体切换至与实际过程气体的组分、浓度完全相符的自定义混合气,即可进行精确的流量验证。若无相匹配的气体,用户仅需花不到2分钟的时间便可立即于设备上创建一种新的混合气,且无需连接电脑。下面视频中为您演示了气体编辑器(COMPOSER™)的操作过程。

COMPOSER™气体编辑器 – 精确测量混合气体流量

当气体组分改变时,流量计测得的流量读数还精确吗?艾里卡特COMPOSER™气体编辑器 — 全球首创允许用户在质量流量计&质量流量控制器设备中自由编辑混合气体组分!

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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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用于光线昏暗实验室的三种质量流量控制方案

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控制质量流量最关键的一点就是精确,身处于光线不足的实验室可能会有碍您对过程系统进行精确、有效的监控,不过不用担心,艾里卡特自有办法,即便四周一片漆黑。。。。。。

背光彩色显示屏

在光线不足的实验室里监控质量流量最简单的方法就是采用带有背光彩色显示屏的艾里卡特质量流量控制器。背光彩色显示屏屏幕大小为2.1″,可显示质量流量、体积流量、压力、温度、设定值及累计流量(选配项),包含12级可调节亮度。屏幕下方更有单色 / 彩色切换按钮,当无需人员监控数据时,可切换至单色显示屏。

远程背光彩色显示屏

背光彩色显示屏也可远程放置,显示屏被固定在一块带有四个安装孔(孔径为5/32″)的面板中,通过线缆与流量计或控制器相连,线缆长度不得超过12英尺。显示屏远接方便用户更灵活地将设备集成于系统中。

 

 

设定值调节装置

如果您手边的艾里卡特质量流量控制器是单色显示屏,而又不得不在弱光环境下工作,那么另一个简便的方法就是选配LSPM设定值调节装置。设定值调节装置用于调节艾里卡特质量流量控制器、压力控制器的设定值。该装置含可变亮度LED显示屏,通过旋钮调节设定值。当实际流量或压力值小于设定值的2%,屏幕右下方指示灯则显示红灯,屏幕左上方白色按钮用于切换显示设定值与实际值。

如果您想到其它在弱光环境下控制质量流量的方法,请告诉我们!

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