質量流量控制器與質量流量計使用說明書

1、 質量流量操縱器和質量流量計使 用 講 明 書特點及應用領域質量流量操縱器（Mass Flow Controller縮寫為MFC）用于對氣體的質量流量進行周密測量和操縱。質量流量計（Mass Flow Meter縮寫為MFM），用于對氣體的質量流量進行周密測量。S49系列質量流量操縱器和質量流量計特點：R*采納主體不銹鋼（316L）結構，與氣體接觸部分采納鐵素體高耐腐蝕軟磁不銹鋼、VITON 、聚四氟乙烯等*適用于各種腐蝕性氣體*氣體流量不因溫度、壓力的變化而失準*高精度 *重復性好 *響應速度快、軟啟動、穩(wěn)定可靠*低壓降*工作壓力范圍寬（能夠在高壓或真空條件下工作）。*操作使用方便，可任意位

2、置安裝*便于與計算機連接實現(xiàn)自動操縱。S49系列質量流量操縱器和質量流量計要緊應用領域：*半導體制造行業(yè)的氣體流量操縱*分析儀器設備的氣體計量與操縱*各種形式的真空鍍膜設備*環(huán)境檢測與分析設備*化工、石化、食品行業(yè)氣體流量監(jiān)測和操縱*特種材料表面處理裝置與燃燒操縱*混氣配氣系統(tǒng)和泄漏探測系統(tǒng)等2S49系列質量流量操縱器和質量流量計型號 本產品采納中華人民共和國電子行業(yè)標準SJ/T10583-94以及SJ37所規(guī)定的通用技術條件及命名方法。其中：S49-33/MT型為高精度質量流量操縱器 S49-33A/MT型高精度質量流量計。 S49-33M/MT型為一般型質量流量操縱器 S49-33BM/M

3、T型一般型質量流量計。質量流量計要緊精確測量氣體流量，質量流量操縱器不但具有質量流量計的功能還具備自動操縱氣體流量的功能。執(zhí)行Q/XCHBY001-2003企業(yè)標準3要緊技術指標質量流量計和質量流量操縱器出廠通常用氮氣（N2）標定。質量流量的單位規(guī)定為: SCCM (標準毫升/分);SLM (標準升/分)標準狀態(tài)規(guī)定為: 溫度 - 273.15K ( 0 ); 氣壓 101325 Pa (760mm Hg)F.S (Full Scale): 表示滿量程值表1 S49-33/MT型S49-33M/MT型質量流量操縱器技術指標編號項 目S49-33/MTS49-33M/MT1流量規(guī)格( 05,10

4、,20,30,50,100,200,300,500) SCCM( 01,2,3,5,10,15,20,30) SLM2調節(jié)閥類型電磁調節(jié)閥3調節(jié)閥靜止位置常閉4準確度 1 % F.S （5sccm10slm） 2 % F.S5線性 (0.51.5) % F.S6重復精度 0.2 %F.S7響應時刻(1 10) sec8工作壓差范圍(0.05 0.4) Mpa 1030L(0.10.4) Mpa9耐壓3 Mpa 10 Mpa10工作環(huán)境溫度5 45 11材料不銹鋼316L12標準密封材料VitonEPDM, 或其他13漏率210-9mbar.1/s He14接頭6mm, 1/4Swagelok,

5、 1/4VCR, 或其他15輸入輸出信號0 V +5.00 V(輸入阻抗大于100K, 輸出電流不大于3mA)16電源+15 V 50 mA-15V 200 mA17外形尺寸 mm1341343818重量 kg1.2表2. S49-33A/MT S49-33BM/MT型質量流量計技術指標編號項 目S49-33A/MTS49-33BM/MT1流量規(guī)格( 05,10,20,30,50,100,200,300,500) SCCM ( 01,2,3,5,10,15,20,30) SLM2準確度1 % F.S2 % F.S3線性 (0.51.5) % F.S4重復精度 0.2 %F.S5響應時刻14 s

6、ec6氣壓降0.01 MPa7耐壓3 MPa 10 MPa8工作環(huán)境溫度5 45 11材料不銹鋼316L12標準密封材料VitonEPDM, 或其他13漏率210-9mbar.1/s He14接頭6mm, 1/4Swagelok, 1/4VCR, 或其他電源+15 V 50 mA -15 V 50 mA11外形尺寸 mm134134381341343812重量 kg11注意： S49系列質量流量操縱器，質量流量計分不同的流量范圍，供用戶選擇，也可依照用戶提出流量定制。4. 工作原理圖一 熱式質量流量計的工作原理圖質量流量計由流量傳感器, 分流器通道和流量放大電路等部件組成；在質量流量計的基礎上

7、，再加上調節(jié)閥門和PID操縱電路就構成了質量流量操縱器。流量操縱器利用流淌流體傳遞熱量改變測量毛細管壁溫度分布的熱傳導分布效應而制成，即熱分布式流量計（Thermal Profile Flowmeter）。采納毛細管傳熱溫差量熱法原理測量氣體的質量流量，能夠不受溫度和壓力的阻礙。將傳感器測得的流量信號進行放大，然后與設定的電壓進行比較，用所得的差值信號去驅動操縱調節(jié)閥門，閉環(huán)操縱流過通道的流量使之與設定的流量相等。分流器在主通道和毛細管間產生層流，操縱器輸出的流量檢測電壓與流過通道的質量流量成正比,滿量程(F.S)流量檢測輸出電壓為+5V。質量流量操縱器的流量操縱范圍是(5100)%F.S（量

8、程比為50:1）, 流量分辨率是0.1%F.S。操縱操作一般在MT-50系列流量顯示儀上進行。當設定與“內”設相連時，由流量顯示儀上的設定電位器操縱流量。當與“外”設相連時，由用戶提供的外部0+5V電壓操縱流量。在流量顯示儀的顯示面板上設置有三位閥門操縱開關，當置于“閥控”時，則按設定電位器的數(shù)值自動操縱流量，當置“關閉”位時，閥門關閉；當置“清洗”位時，閥門開到最大，以便氣路清洗，或作為流量計使用。在做流量計使用時，流量檢測電壓的輸出值最大可能達到+10V以上，只是要注意，當流量超過滿量程（+5V）后，流量檢測電壓與通過的實際流量不成線性對應關系。清洗時，流量顯示不準確，還可能出現(xiàn)流量增大顯

9、示反而減小的異常現(xiàn)象，但可不能對流量計本身造成損傷。（參考流量顯示儀的使用講明書）5.安裝和接線5.1 S49系列質量流量操縱器外形及安裝尺寸如圖二所示 圖二 S49系列質量流量操縱器外形及安裝尺寸5.2入口和出口氣路接頭形式能夠依照用戶的不同需求，選用兩種類型：1. 雙卡套（Swagelok）；6mm； b. 3； c. 1/4；d.或其他2.VCR a. 1/4； b. 3/8連接方法如圖三，圖四所示 圖三 雙卡套接頭的連接方法注意：按上圖所示安裝接管時，在裝上前卡套、后卡套、螺母后，先用手將螺母與接頭擰緊，再用板手擰緊，以保證不漏氣。注意應使用雙扳手操作，用一只扳手卡住接頭不動，用另一只

10、扳手旋轉螺母。特不是在拆卸時必須使用雙扳手操作，否則會引起接頭松動，阻礙密封。圖四 VCR 接頭的連接方法5.3質量流量操縱器連接電纜接口S49系列質量流量操縱器的電纜接線插頭，要緊采納DB-15-pin針型接口和DB-15- hole孔型接口兩種。其接線方法見圖所示。設定(0+5.00V)空腳-15V+15V0電平外調零清洗流量檢測（0+5V）-15V+15V+15V-15V空腳關閉電源地（GND）閥控空腳大地（Earth）空腳空腳OV（EO）815714613512411310291 圖五 DB-15-pin針型接口配線圖192103114125136147158外調零設定(0+5.00V

11、)流量檢測（0+5V）大地（Earth）0電平閥控0V（EO）電源地（GND）+15V-15V-15V+15V清洗-15V關閉-15V+15V空腳空腳空腳 圖六DB-15- hole孔型接口配線圖注意：S49系列質量流量計接線與上述接線只是少了“閥控”和“設定”兩根線其它完全相同。5.4 與計算機的連接方法a. 通過流量顯示儀與計算機(或其它外部信號)的連接方法, 見圖7。圖七 通過流量顯示儀與計算機的連接質量流量操縱器或質量流量計流量顯示儀連接電纜流量檢測外設零電平閥控A/D轉換輸入信號地D/A轉換輸出信號地+15V關閉-15V清洗計算機或PLC( 注意: 質量流量計無閥控線和設定線 )內設

12、設定閥操縱若要檢測流量輸出信號(0V+5V)時, 將線引至顯示儀外控信號插座的“流量檢測”和“0電平”線上即可，也可直接與計算機的模數(shù)(A/D)轉換器連接，+5.00V輸出電壓對應MFC滿量程額定流量值。流量檢測輸出電流3mA。b. 流量計直接與計算機連接的接線方法，見圖8。圖八 直接與計算機連接的接線方法質量流量操縱器或質量流量計流量檢測設定零電平閥控A/D轉換輸入信號地D/A轉換輸出信號地+15V關閉-15V清洗計算機或PLC( 注意: 質量流量計無閥控線和設定線 )閥控+15V-15V0V0V(E0)+15V-15V電源COM0+5.00V 0+5VMFC/MFM直接與計算機連接，需要用

13、戶自己提供15V電源（如用于復雜電氣環(huán)境，要求電源抗干擾能力要強）；具體連接方法：* 將“設定流量”線與D/A端子相連*將“流量輸出”線與A/D端子相連* 將“信號零線”與A/D，D/A卡中的信號地相連* 地（GND），0V(E0)分不引線，與15V電源的地相連* 15V線分不連接到電源的+15V，-15V端子上* 閥開關接到操縱閥門開繼電器的一端，操縱閥門開的繼電器另一端接到電源的+15V上；* 閥開關接到操縱閥門關繼電器的一端，操縱閥門關的繼電器另一端接到電源的-15V上注意：如采納專門接線，兩個繼電器同時動作時，可能導致電源短路，損壞設備，因此，要注意不能兩個繼電器同時動作。5.5 零點

14、的調節(jié) 用戶在使用的過程當中，有可能發(fā)生零點偏移，可進行零點偏移的調節(jié)。零點的調節(jié)能夠兩種方式進行調節(jié)。*。當與我公司生產的顯示儀配套使用時，可通過顯示儀面板上的調零電位器調零,叫做外調零。但要注意外調零的調節(jié)范圍比較小。* 一種能夠從流量操縱器上的調零孔進行調節(jié)，叫做內調零。調零孔、調零電位器的位置如圖九所示線性增益內調零 調零圖九 調零電位器位置示意圖注意： * 調零時流量操縱器中不得通氣。* 調零必須在開機預熱15分鐘以后進行，以待流量計零點的穩(wěn)定，方可進行。* 除調零電位器外，不得輕易調整其它電位器。* 若遇到較大的零點偏移，必需用內調零，才能解決。6.使用方法和操作步驟S49-33/

15、MT質量流量操縱器的使用方法和操作步驟（結合MT-50系列流量顯示儀）6.1 開機前的預備工作 6.1.1 用我公司提供的電纜線將質量流量操縱器(計)和流量顯示儀連接。6.1.2 選擇設定信號的來源，信號的來源可選擇內部和外部，選擇設定信號來源的接口設在流量顯示儀的后面板上，假如將設定端子與內設相連時，從流量顯示儀上獲得設定信號。假如從其他設備上得到設定信號，則由外部信號設定流量。6.2 開機操作 接通電源后，先預熱15分鐘，待零點穩(wěn)定后再通氣工作。最佳操作方法：通電后，將閥開關置“關閉”位并將設定電位器調到零，再開氣。待零點穩(wěn)定后，將閥開關轉置“閥控”位，然后再將設定流量調到您需要的值，實際

16、流量跟蹤設定值而改變。 6.3 清洗與關閉功能 欲用氣體吹洗管路，可將閥開關置為“清洗”位，清洗時的流量可達該操縱器額定滿量程流量的幾倍至幾十倍。假如不通氣，也可依照需要抽真空以排除MFC內部及其上游殘存氣體。然后將閥關閉，再開氣，并轉到“閥控”位工作。注意“清洗”后，不得直接轉置“閥控”位。6.4 流量檢測和與計算機A/D轉換器的連接 若用戶檢測流量輸出信號（0+5V）時，將線引至外控信號插座的“流量檢測”和“0電平”線上即可，也可直接與計算機的模數(shù)轉換器連接，+5.00V輸出電壓對應MFC滿量程額定流量值。參考圖8，9。注意，流量檢測輸出電流不大于3mA。6.5 閥控功能 當閥開關置于閥控

17、位時，用戶也可通過外控信號插座上的“閥操縱”線操縱閥門，當閥控線接+15V時，閥門關閉；當閥控線接-15V時，處于清洗狀態(tài)；當閥控線懸空時，閥門處于自動操縱狀態(tài)。參見MT-50流量顯示儀的使用講明書。6.6 關機 斷電源后，流量自動載止。推舉先關氣，后斷電源。7 注意事項7.1 使用氣體必須凈化，無塵液體和油污。必要時須在氣路中加裝過濾器、干燥器等。7.2 使用腐蝕性氣體問題 操縱器通道采納的材料為：SUS 316L(00Cr17Ni14Mo2),Viton,氟橡膠等耐蝕材料。在用戶系統(tǒng)無水汽、無塵、勤清洗、使用得當?shù)臈l件下，能夠用于操縱一般的腐蝕性氣體。使用強腐蝕性氣體和有機溶劑氣體時（如N

18、H3，BBr3）等，應在定貨時聲明，所有密封材料都要作相應改變。7.3 安裝位置問題 本操縱器安裝時最好保持安裝面水平，但對位置并不特不敏感，能夠任意位置安裝，非水平位安裝時若發(fā)覺零點偏移，可調整零點后再工作。假如用戶訂貨時注明安裝位置，我廠也可依照用戶的安裝位置進行標定后出廠。7.4 注意工作壓差要特不注意工作介質的氣壓，應注意使操縱器進出氣口兩端的工作壓差保持在指標范圍之內。特不是在高壓下工作時，氣壓差過大，流量將無法關閉或調小。在使用大流量的質量流量操縱器時，要注意適當加粗管道和減小氣源內阻，若工作壓差小于要求值，有可能流量達不到滿量程值。7.5閥口密封問題 質量流量操縱器的電磁閥是調節(jié)

19、閥，不是截止閥，不能當截止閥用，用戶應另配截止閥。特不是用戶假如使用的是腐蝕性氣體，通常應該在質量流量操縱器進出氣口各加裝一個截止閥，以保證安全。7.6標定和不同氣體的換算本操縱器出廠用氮氣(N2)標定，用戶使用其它氣體時，需在訂貨時特不申明或也能夠通過附錄一的轉換系數(shù)進行換算，將質量操縱器顯示出的流量讀數(shù)，與某使用氣體的轉換系數(shù)相乘，即得該被測氣體在標準狀態(tài)下的質量流量。假如用戶使用混合氣體，能夠通過附錄二介紹的方法，計算出混合氣體的轉換系數(shù)。8.故障推斷和處理表4故障推斷和處理一覽表序號故障現(xiàn)象故障可能緣故處理方法1開機后，無氣流流過1.1氣源未開，氣路不通接通氣源，開通氣路1.2閥控開關

20、關閉將閥開關置于“閥控”位或“清洗”位1.3無設定信號檢查設定電位器和“內外”設定開關的狀態(tài)等1.4過濾器堵塞*更換過濾器1.5調節(jié)閥故障檢查閥線包是否斷，*清洗調節(jié)閥1.6電路故障*維修電路2開機不通氣的情況下，流量檢測不正常2.1零點偏差調整調零電位器2.2電源故障*檢查15V電源等2.3傳感器故障*更換傳感器2.4運放或其他電路故障*更換運放，維修電路3在閥門關閉的情況下，仍有較大的流量流過3.1入口氣壓過高，進出氣口之間的壓差超過額定值適當降低輸入氣壓，減小氣壓差3.2 閥門污染清洗閥門，更換密封件3.3 調節(jié)閥故障重新調整調節(jié)閥4流量顯示不能達到滿量程度4.1 氣壓降低于額定值提高入

21、口氣壓4.2 通道堵塞*清洗FMC通道4.3 設定電壓低于5.00V檢查設定電壓4.4 其它電路故障維修電路續(xù)表4故障推斷和處理一覽表5氣流操縱不穩(wěn)定5.1 氣源壓強太低或不穩(wěn)提高氣源氣壓，穩(wěn)定氣源壓強5.2 氣源內阻過大降低氣源內阻（大流量時要注意開大閥門，加粗管道，以至并聯(lián)氣瓶。提高氣源供氣能力）5.3 電路或調節(jié)閥故障*維修調整6使用高頻源時流量操縱器受干擾6.1 供電系統(tǒng)的地線和零線連接或機殼接地有問題檢查接地系統(tǒng)，注意一點接地6.2 信號參考端連接問題檢查信號連接線6.3 空間干擾適當屏蔽，遠離干擾源，選用屏蔽線7實際流量與顯示流量不一致7.1 顯示器量程或單位與操縱器不匹配*重調顯

22、示器7.2 操縱器通道被污染，引起流量精度發(fā)生偏差*對操縱器進行清洗標定7.3 流量計零點*更換傳感器，維修電路8設定為零時仍有流量流過8.1 調節(jié)閥漏氣*維修調節(jié)閥8.2 流量計零點偏負將流量計零點為零或偏正9通道有專門大氣流流過，而輸出無流量顯示9.1 傳感器堵塞*維修更換傳感器氣源有粉塵，應在通道前加裝過濾器。若使用硅烷等專門氣體，應注意管路的密封性和氣源干燥。9.2 電路故障*維修電路10不通氣時，發(fā)覺零點不穩(wěn)，或零點長時刻慢漂移10.1 傳感器故障*更換傳感器注意 標*號的處理項目，應由專業(yè)維修人員修理，或送回本公司修理。9、氣體質量流量轉換系數(shù) 附錄一. 氣體質量流量轉換系數(shù)：氣

23、體比熱(卡/克)密度(克/升0)轉換系數(shù) 空氣 Air 0.2400 1.2930 1.006 氬氣 Ar 0.1250 1.7837 1.415 砷烷 AsH3 0.1168 3.4780 0.673 三溴化硼 BBr3 0.0647 11.1800 0.378 三氯化硼 BCl3 0.1217 5.2270 0.430 三氟化硼 BF3 0.1779 3.0250 0.508 硼 烷 B2H6 0.5020 1.2350 0.441 四氯化碳 CCl4 0.1297 6.8600 0.307 四氟化碳 CF4 0.1659 3.9636 0.428 甲烷 CH4 0.5318 0.7150

24、 0.719 乙炔 C2H2 0.4049 1.1620 0.581 乙烯 C2H4 0.3658 1.2510 0.598 乙烷 C2H6 0.4241 1.3420 0.481 丙炔 C3H4 0.3633 1.7870 0.421 丙烯 C3H6 0.3659 1.8770 0.398 丙烷 C3H8 0.3990 1.9670 0.348 丁炔 C4H6 0.3515 2.4130 0.322 丁烯 C4H8 0.3723 2.5030 0.294 丁烷 C4H10 0.4130 2.5930 0.255 戊烷 C5H12 0.3916 3.2190 0.217 甲醇 CH3OH 0.

25、3277 1.4300 0.584 乙醇 C2H6O 0.3398 2.0550 0.392 三氯乙烷 C2H3Cl3 0.1654 5.9500 0.278 一氧化碳 CO 0.2488 1.2500 1.000 二氧化碳 CO2 0.2017 1.9640 0.737 氰氣 C2N2 0.2608 2.3220 0.452 氯氣 Cl2 0.1145 3.1630 0.858 氘氣 D2 1.7325 0.1798 0.998 氟氣 F2 0.1970 1.6950 0.931 四氯化鍺 GeCl4 0.1072 9.5650 0.267 續(xù)表1. 氣體質量流量轉換系數(shù)表氣 體比熱(卡/克

26、)密度(克/升0)轉換系數(shù) 鍺烷 GeH4 0.1405 3.4180 0.569 氫氣 H2 3.4224 0.0899 1.010 溴化氫 HBr 0.0861 3.6100 1.000 氯化氫 HCl 0.1911 1.6270 1.000 氟化氫 HF 0.3482 0.8930 1.000 碘化氫 HI 0.0545 5.707 0.999 硫化氫 H2S 0.2278 1.5200 0.844 氦氣 He 1.2418 0.1786 1.415 氪氣 Kr 0.0593 3.7390 1.415 氮氣 N2 0.2486 1.2500 1.000 氖氣 Ne 0.2464 0.90

27、00 1.415 氨氣 NH3 0.5005 0.7600 0.719 一氧化氮 NO 0.2378 1.3390 0.976 二氧化氮 NO2 0.1923 2.0520 0.741 一氧化二氮 N2O 0.2098 1.9640 0.709 氧氣 O2 0.2196 1.4270 0.992 三氯化磷 PCl3 0.1247 6.1270 0.358 磷烷 PH3 0.2610 1.5170 0.691 五氟化磷 PF5 0.1611 5.6200 0.302 三氯氧磷 POCl3 0.1324 6.8450 0.302 四氯化硅 SiCl4 0.1270 7.5847 0.284 四氟化硅 SiF4 0.1692 4.64