第５７卷第１期２０２１年１月石油化工自动化ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＩＮＰＥＴＲＯ ＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹＶｏｌ．５７，Ｎｏ．１Ｊａｎ，２０２１稿件收到日期：２０２０１０１３，修改稿收到日期：２０２０１１１７。
作者简介：徐伟清（１９６３—），男，１９８５年毕业于浙江大学生产过程自动化专业，现就职于中石化南京工程有限公司，主要从事石油化工自控工程专业管理以及总承包项目的管理工作。
高纯气体流量测量中的仪表选型徐伟清（中石化南京工程有限公司，江苏南京２１１１００）摘要：高纯气体具有组分稳定，无尘、无水滴、无油污的特点，为流量测量和流量计的稳定运行创造了良好的条件。
通过对比差压式流量计和热式质量流量计的工作原理及在高纯气体实际测量中的应用，介绍了选用两种流量计的条件，分析了差压式流量计和热式质量流量计在实际测量中存在的误差原因，并给出了相应解决方案。
关键词：高纯气体；流量测量；双量程差压流量计；过程控制；贸易交接计量；热式质量流量计中图分类号：ＴＨ８１４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００７７３２４（２０２１）０１００６９０４犐狀狊狋狉狌犿犲狀狋犜狔狆犲犛犲犾犲犮狋犻狅狀犳狅狉犎犻犵犺犘狌狉犻狋狔犌犪狊犉犾狅狑犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋ＸｕＷｅｉｑｉｎｇ（ＳｉｎｏｐｅｃＮａｎｊｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１１１００，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋狊：Ｔｈｅｈｉｇｈｐｕｒｉｔｙｇａｓｉｓｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｔａｂｌｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｎｏｄｕｓｔ，ｎｏｗａｔｅｒ ｄｒｏｐａｎｄｎｏｏｉｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｉｔｃｒｅａｔｅｓｇｏｏｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｆｏｒｆｌｏｗｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｓｔａｂｌｅｒｕｎｎｉｎｇｆｏｒｆｌｏｗｍｅｔｅｒ．Ｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｏｗｍｅｔｅｒａｎｄｔｈｅｒｍａｌｍａｓｓｆｌｏｗｍｅｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｒａｃｔｉｃａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｏｒｈｉｇｈｐｕｒｉｔｙｇａｓ，ｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｆｌｏｗｍｅｔｅｒａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｅｒｒｏｒｃａｕｓｅｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｏｗｍｅｔｅｒａｎｄｔｈｅｒｍａｌｍａｓｓｆｌｏｗｍｅｔｅｒｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ｒｅｌｅｖａｎｔｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｈｉｇｈｐｕｒｉｔｙｇａｓ；ｆｌｏｗｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｄｕａｌｒａｎｇｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｏｗｍｅｔｅｒ；ｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ；ｃｕｓｔｏｄｙｔｒａｎｓｆｅｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｔｈｅｒｍａｌｍａｓｓｆｌｏｗｍｅｔｅｒ 高纯气体在各行各业和工业生产都有广泛的用途，它通常由空气分离工艺制取，气态高纯气体经管道或钢瓶集装格输送给用户，液态产品用槽车运输给用户。
1. 什么是质量流量计？什么是质量流量控制器？质量流量计，即Mass Flow Meter （缩写为MFM ）, 是一种精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。
质量流量控制器, 即Mass Flow Controller （缩写为MFC ）, 不但具有质量流量计的功能，更重要的是，它能自动控制气体流量，即用户可根据需要进行流量设定，MFC 自动地将流量恒定在设定值上，即使系统压力有波动或环境温度有变化，也不会使其偏离设定值。
简单地说,质量流量控制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控制的气体稳流装置。
2. 质量流量控制器的原理是什么？质量流量控制器由流量传感器、分流器通道、流量调节阀门和放大控制器等部分组成。
气体流量传感器采用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行比较, 再将差值信号放大后去控制调节阀门，闭环控制流过通道的流量使之与设定的流量相等。
与质量流量控制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、内设转换和三位阀控开关等。
1.产品介绍1.1用途与特点质量流量控制器 (Mass Flow Controller 缩写为 MFC) 用于对气体的质量流量进行精密测量和控制。
它们在半导体和集成电路工业、特种材料学科、化学工业、石油工业、医药、环保和真空等多种领域的科研和生产中有着重要的作用。
其典型的应用场合包括：电子工艺设备，如扩散、外延、CVD、氧化、等离子刻蚀、溅射、离子注入；以及镀膜设备、光纤熔炼、微反应装置、混气配气系统、毛细管测量、气相色谱仪及其他分析仪器。
质量流量控制器和质量流量计使用说明书1、特点及应用领域质量流量控制器（Mass Flow Controller缩写为MFC）用于对气体的质量流量进行精密测量和控制。
质量流量计（Mass Flow Meter缩写为MFM），用于对气体的质量流量进行精密测量。
S49系列质量流量控制器和质量流量计特点：*采用主体不锈钢（316L）结构，与气体接触部分采用铁素体高耐腐蚀软磁不锈钢、*适用于各种腐蚀性气体*气体流量不因温度、压力的变化而失准*高精度 *重复性好*响应速度快、软启动、稳定可靠*低压降*工作压力范围宽（可以在高压或真空条件下工作）。
S49系列质量流量控制器和质量流量计主要应用领域：*半导体制造行业的气体流量控制*分析仪器设备的气体计量与控制*各种形式的真空镀膜设备*环境检测与分析设备*化工、石化、食品行业气体流量监测和控制*特种材料表面处理装置与燃烧控制*混气配气系统和泄漏探测系统等2．S49系列质量流量控制器和质量流量计型号本产品采用中华人民共和国电子行业标准SJ/T10583-94以及SJ37所规定的通用技术条件及命名方法。
其中：S49-33/MT型为高精度质量流量控制器S49-33A/MT型高精度质量流量计。
S49-33M/MT型为普通型质量流量控制器S49-33BM/MT型普通型质量流量计。
质量流量计主要精确测量气体流量，质量流量控制器不但具有质量流量计的功能还具备自动控制气体流量的功能。
执行Q/XCHBY001-2003企业标准3．主要技术指标质量流量计和质量流量控制器出厂通常用氮气（N）标定。
双卡套接头安装示意图注意注意按图按图66所示安装接管时所示安装接管时在装上前卡套后卡套螺母后在装上前卡套后卡套螺母后先用手将螺母与接头拧紧再用扳手拧紧再用扳手拧紧国外进口的国外进口的双卡套双卡套接头要求用扳手旋转接头要求用扳手旋转125应该使用双扳手操作应该使用双扳手操作用一只扳手卡住接头不动用一只扳手卡住接头不动用另一只扳手旋转螺母
提示行： 1、为了方便显示和读取，累积流量超过 99,999,999 时，仪表累积显示数据要乘以 1000 后
才是累积值，仪表提示行显示 1K；仪表运行参数溢出，如果仪表运行参数溢出显示 OV， 如果正常将显示为空；输出继电器 1 闭合，仪表提示行显示 AL1,输出继电器 2 闭合，仪 表提示行显示 AL2. 2、仪表通讯状态信息显示，前三位表示表号第四位表示奇偶校验位，0:无校验；1:奇校验； 2:偶校验；第五位表示波特率，0:1200；1:2400；2:4800；3:9600。当表号为 1，校验 为无校验，波特率为 9600 时，显示界面提示行显示“00103”.
图 1 适用管径 DN65 以上 DN1000 以下 精简型插入式热式气体质量流量计
图 2 适用管径 DN15 以上 DN80 以下 管道式热式气体质量流量计
1、 显示窗口，上窗口八位累计下四位瞬时流量 2、 测量状态下按键 5 秒进入设置菜单（在设置状态下按键 5 秒进
入下一组参数或返回）在设置状态下移动修改位 3、 在测量状态下按键 5 秒累计值清零，在设置状态下增加参数值
或改变设置类型/翻页功能 4、 在设置状态下，减小参数值或改变设置类型 5、 在设置状态下，启动修改状态或存入修改参数值 密码 1111 对应菜单参数 标定点 1-8 点为，非线 点为，非线性 通讯地址出厂设为 1 通讯速率：19200、9600、4800、2400，出厂设为 9600 模拟输出：4-20MA、0-10MA、0-20MA，出厂设为 4-20MA 输出下限：0-9999，一般为 0 输出上限：0-9999，可对应量程的任何一段 小数点位：个 十 百 千位
测量范围：（0.05-141）NM/H(标准状态 20℃、 不含液体的洁净气体 精度：±1.0% 压力：小于 4.0MPA 温度：-20-350℃ 液晶显示：累积流量、瞬时流量 信号输出：4~20MA 0~10MA 或 0-20MA 供电电源：24VDC 探杆直径：19mm 供货结构：插入式、管段式 电气接口：M20*1.5 或 1/2NPT 防爆等级：ExdⅡCT4 质保期：产品正常使用期的一年内
的差值信号去驱动控制调节阀门，通过闭环，去控制流过通道的流量使之与设定 的流量相等。
分流器在主通道和毛细管间产生层流，控制输出的流量检测电压与流过通道 的流量成比例。
与之配套使用的 MT-50 系列流量显示仪备有±15V 直流电源，3 位半数字电 压表，设定电位器，外设、内设转换和三位阀控开关，调零等。为质量流量计或 控制器提供工作电源，设定控制和显示等功能。控制器的设定输入、流量输出信 号均为电压形式，量程范围为 0～5V。质量流量控制器(流量计)与 MT-50 流量显 示仪连接后的工作原理如图 1 所示。
控制器一般与 MT-50，MT-51 或与之相兼容的流量显示仪连接。 如与 MT-51 数字式流量显示仪连接，则构成数字式流量显示控制。该数字式 流量显示仪提供 RS-232C 接口，或 RS-485 接口，Modbus 协议，无需附加 A/D,D/A 转换卡，而实现与计算机网络电气连接、以及与组态软件的连接。 如 S49 32/MT 流量控制器直接与计算机连接,则需要用户自行提供电源和 A/D,D/A 转换卡等。 控制操作一般在流量显示仪上进行。当设定与“内”设相连时，由流量显示 仪上的设定电位器控制流量。当与“外”设相连时，由用户另外提供的外部（0～ 5）V 电压控制流量。 在流量显示仪的显示面板上设置有三位阀门控制开关，当置“关闭”位时， 阀门关闭；当置“清洗”位时，阀门开到最大，以便气路清洗，或临时作为流量 计使用；当置于“阀控”时，则按设定电位器的数值自动控制流量。（参考流量 显示仪的使用说明书）
目前实验室还不能按照用户实际使用的气体标定质量流量，通常根据用户实际使用气体的流量转化成空气的流量后进行标定。用户在使用时，直接输出显示的是实际使用气体的质量流量或体积流量。
不同气体的换算是通过转换系数进行的，单一组分气体的转化系数可查表。如下表：
氢气氮气流量计流量转换系数【主题】氢气氮气流量计流量转换系数【概念简介】氢气和氮气是广泛应用于工业生产、实验室研究和能源领域中的两种重要气体。
在气体流体学中，流量转换系数是一个重要的指标，用于确定气体的实际流量和流量计的输出信号之间的关系。
本文将深入探讨氢气氮气流量计流量转换系数的相关概念、原理和应用实例，帮助读者全面理解其作用和影响因素。
【1. 氢气与氮气的特性】1.1 氢气的特性氢气是最轻的元素，具有很高的燃烧性和热值，是广泛用于能源产业的重要燃料。
然而，由于其高燃烧性和易泄露的特性，对氢气进行精确的流量测量变得尤为重要。
1.2 氮气的特性氮气是大气中最丰富的气体之一，在工业生产和实验室研究中扮演着多种角色。
氮气具有较高的稳定性和不可燃性，常用于保护性气氛、气氛调节和气体供应等方面。
虽然氮气相对于氢气而言具有较低的危险性，但精确的氮气流量测量依然是确保生产和研究质量的关键。
【2. 氢气氮气流量计的工作原理】氢气氮气流量计是一种基于物理原理测量气体流量的设备。
根据预先确定的气体性质和流体力学原理，计算出流量转换系数，从而得到实际气体流量的数据。
【3. 流量转换系数的重要性】3.1 测量精度的关键参数流量转换系数是氢气氮气流量计中的一个重要参数，直接影响到流量计的测量精度。
通过准确地确定和校准流量转换系数，可以提高流量计的准确性和可靠性，保证实际流量的精确测量。
3.2 对流量计输出的修正氢气和氮气在压力、温度和流速等方面的特性存在差异，因此传感器的输出信号需要经过修正，以获得准确的实际流量数据。
4.热双分原布子式气仪体表，用不于必H用2、这N些2、气O体2专、门CO标、定N。O直等接接用近空理气想标气定体的的 仪表，实验证明差别仅2%左右，用于Ar、He等单原子气体 则乘系数1.4即可；用于其他气体可用比热容换算，但偏差 可能稍大些。（气体的比热容会随着压力温度而变，但在所 使用的温度压力附近不大的变化可视为常数）
• 1响应慢。 • 2变被化测，气测体量组值份会变有化较较大大变的化场而所产，生因误c差p值。和热导率 • 对于小流量，仪表会给被测气体带来相当的热量。 • 对于热分布式TMF，被测气体若在管壁沉积垢层
影响测量值，必须定期清洗；细管型仪表易堵。 • 对脉动流在使用上受到限制。 • 液体用TMF对于粘性液体在使用上受到限制。
28几种气体的转换系数f气体名化学式摩尔定压比热jmol?k转换系数f若干制造厂提供范围空气291氨气nh79氩气ar3二氧化80一氧化co2911002100甲烷ch90几种气体的转换系数f气体名化学式摩尔定压比热jmol?k转换系数f若干制造厂提供范围乙烷56乙烯9氦气he3氢气03氮气02氧气tmf流体中含有异相和低沸点液体气体用仪表热分布式必须是清洁气体不能有固相浸入式则可允许有微粒但均不得含有水汽
• 为了扩大仪表流量，还可采用在 管道内装管束等层流阻流件；扩 大更大流量和口径还常采用分流 方式，在主管道内装层流阻流件 （见图），以恒定比值分流部分 流体到流量传感部件。
DL-603型闪蒸气化进样器使用说明书淄博东岭电气科技有限公司第一章概述液态烃中的微量水分析一直用钢瓶接毛细管恒温水浴气化，用减量法进行分析。
闪蒸气化进样器是我公司全新设计、制作的产品，采用单片机控制，辅助以高精度的质量流量计，能够快速、精确的控制流速和累积流量，成功解决了如烯烃中微量水分析这一技术难题。
本仪器用于预处理分析前的液态烃类物质，将液态样品转化为等组成、恒温、恒压、可控制流速的气态烃类物质，以便于测定。
本品适用于以下诸项分析前的样品处理：1．乙烯、丙烯及丁烯各异构体中微量水的分析；2．各类聚合级烯烃或液化石油汽中微量氧、微量硫的分析；3．各类聚合级烯烃中微量一氧化碳、二氧化碳的分析；4．液态烃组成分析等。
第二章工作原理在普通蒸馏中，液体在一定压强下放在一个容器内加热，直到蒸馏完毕。
在称为闪蒸的改进方法中，液体以蒸出的速度滴入一个加热容器，因此在任何时刻，容器内没有多少液体。
闪蒸的方法在有机反应中能保证有机物尽可能少地分解，在处理液态烃类物质时能够保证液态烃类物质等组成气化；即气化后的烃类组成特别是其中微量杂质含量与其在液态时的组成完全相同。
1、钢瓶出口高于钢瓶内液体时，丙烯或乙烯在钢瓶内气化，气态组份中各类物质的浓度与其在液态中的浓度便有较大差异，特别是微量组份的差异将给分析结果造成严重的系统误差。
实践证明，这种气化方式所得到的气体中的微量水浓度远高于其在液态中的浓度。
2、钢瓶出口低于钢瓶内液体时，丙烯或乙烯在钢瓶外自然气化，丙烯、乙烯的气化过程强烈吸热，导致阀门、管线内部温度过低，甚至低于露点或霜点，使微量水吸附并冻结在阀门里或管线内壁，使馏出气态烃类中微量水含量低于其在液态中的含量，使分析结果偏低；一旦气化速度降低或气化点改变，冷冻点温度升高时，被吸附的微量水解吸并与气态烃类混合，又使分析结果偏高；这就是丙烯、乙烯、丁烯中微量水分析结果波动较大的根本原因。
流量是单位时间内流过管道横截面或明渠横断面的流体量。 若流体量以质量表示时，称为质量流量，一般用qm表示； 若流体量以体积表示时，称为体积流量，一般用qv表示。 用数学表达式可以表示为： qv=ΔV/Δt=uA （1） qm=Δm/Δt=ρuA （2） 式中，qv 是体积流量（m3/s）； qm 是质量流量（kg/s）； V 是流体体积（m3）； m是流体质量（kg）； t 是时间（s）； ρ 是流体密度（kg/m3）； u 是管内平均流速（m/s）； A 是管道横截面积（m2）。 体积流量单位有：L/S,L/h，L/m，m3/s，ft3/h等， 质量流量单位有：T/d，Kg/h，g/m等
靶式流量计是基于力学原理的一种流量计，靶式流量计是差压流量 计的一个品种，它在工业上的开发应用已有数十年的历史。它既有 孔板、涡街等流量计无可动部件的特点，同时又具有很高的灵敏度、 与容积式流量计相媲美的准确度，量程范围宽。 新一代智能靶式流量计，集流量、温度、压力检测功能于一体，采 用先进的单片机技术和电容式压力传感器，产品无可动部件，抗振 动、抗杂质、抗干扰能力强;具有操作简单，安装容易，免维护， 故障自检，运行费用低等一系列特点。新型靶式流量计的力转换器 采用应变式力转换器。 工作原理 当介质在测量管中流动时，因其自身的动能与靶板产生 压差，而产生对靶板的作用力，使靶板产生微量的位移，其作用力 的大小与介质流速的平方成正比，靶板所受的作用力经靶杆传递， 使传感器的弹性体产生微量变化，从而打破贴片电容组成的电桥平 衡。产生与流量在靶板上作用力对应的电压信号：由流体流量特征 的影响，流量与电桥产生的电压的平方成正比。在测量管（仪表表 体）中心同轴放置一块园形靶板，当流体冲击靶板时，靶板上受到 一个力F，它与流速V，介质密度ρ 和靶板受力面积A之间关系式如 下所示：F=CdAP·V2/2 式中 F ——靶板上受的力，N； CD — —阻力系数； ρ ——流体密度，kg/m3 ； V——流体流速，m/s； A——靶板受力面积，m2 。 靶式流量计由检测装置，力转换器，信号处理和显示仪表几部分组 成。检测装置包括测量管和靶板，力转换器为应变计式传感器，信 号处理和显示仪可以就地直读显示或远距标准信号传输等。 靶式流量计的结构形式可分为管道式，夹装式和插入式等，各类结 构形式还可分为一体式和分离式二种。质量流量控制器原理及选型教程（1）
质量流量控制器原理及选型教程（1）1. 什么是质量流量计？什么是质量流量控制器？质量流量计，即Mass Flow Meter （缩写为MFM ）, 是⼀种精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。
质量流量控制器, 即Mass Flow Controller （缩写为MFC ）, 不但具有质量流量计的功能，更重要的是，它能⾃动控制⽓体流量，即⽤户可根据需要进⾏流量设定，MFC ⾃动地将流量恒定在设定值上，即使系统压⼒有波动或环境温度有变化，也不会使其偏离设定值。
简单地说,质量流量控制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控制的⽓体稳流装置。
2. 质量流量控制器的原理是什么？质量流量控制器由流量传感器、分流器通道、流量调节阀门和放⼤控制器等部分组成。
⽓体流量传感器采⽤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⾏⽐较, 再将差值信号放⼤后去控制调节阀门，闭环控制流过通道的流量使之与设定的流量相等。
与质量流量控制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、内设转换和三位阀控开关等。
常用热力单位换算表一、热量单位换算1、常用热量单位介绍A、焦耳（J）、千焦（KJ）、吉焦（GJ），工程计算广为采用，国际单位制。
热力计算、热计量、热量化验等实际操作中常见，国家标准及图表、线图查询等规范性技术文件中主要表达的单位。
但是，其他导出单位及工程习惯相互交织，使得这种单位在今天热力计算中不是很方便。
B、瓦特（W）、千瓦(KW)、兆瓦（MW），工程导出单位，是供热工程常用单位，如热水锅炉热容量：7MW、14MW、29MW、56MW...等，习惯上常说到的10t、20t、40t、80t...等锅炉,相当于同类容量蒸汽锅炉的设计出力.工程上热水锅炉和换热站热计量仪表、暖通供热设计计算、估算、供热指标等，广泛采用。
C、卡（car)、千卡（Kcal)...,已经淘汰的热量单位,但是工程中还在使用,特别是大量的技术书籍,例如煤的标准发热量7000Kcal。
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