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全面解析流量控制器的“可用范围”是什么意思?

返回列表发布日期:2020-01-11 13:20:56    |    


      流量控制器的“可用”范围是多少?可用范围是否与调节比相同?在回答这些问题之前,请确保我们都基于基础知识,例如什么是流量控制器以及它们在哪里使用。  
      流量控制器将流量传感器、控制阀和车载控制电子设备组合在一个相对较小的一体式包装中,能够自动测量和控制给定用户的给定流体的流速。流量控制器用于各种行业和应用,包括半导体芯片制造、化学过程研究、玻璃和金属涂层、太阳能电池和光纤制造、食品加工和生物技术过程。   
      可用范围是什么意思,谁应该注意?让我从一个类比开始。如果您要购买汽车,而销售人员告诉您该汽车的最高时速为250英里/小时(402公里/小时),则该功能的可用范围是多少?好吧,这可能取决于您是在德国的高速公路上行驶还是在纽约的史坦顿岛上行驶。但是我们都可以同意,拥有快速发展的能力-并且实际上能够利用它-是完全不同的事情。纽约史坦顿岛上的驾驶员可能永远都不会开车超过50英里/小时(80公里/小时),因此从50到250英里/小时(80到402公里/小时)的整个范围都无法使用,并且具有这种能力没有提供真正的好处。以类似的方式,使流量控制器具有较大的量程比听起来不错,但是您真的可以利用该功能吗?答案是,这取决于具体的应用。化学过程研究应用程序中的需求与食品和饮料应用程序或薄膜沉积应用程序有很大不同。
      因此,让我们回到流量控制器及其影响可用范围的元素。当我们说可用范围时,是指从设备的最大可测量流量(也称为设备的满量程范围)到为过程提供良好有意义结果的最小值的范围。最小值通常受流量传感器提供干净稳定的准确信号的能力或控制阀在高流量和低流量时,均保持稳定流量控制的能力所限制。      
      下图显示了典型流量控制器的一些精度规格以及用于比较的可变面积流量计。该图显示了设备可用范围内的几个要点,并突出显示了某些应用中设备可能无法使用的区域。
      当设备在给定速率下的误差为速率的100%或更大时,通常认为该设备在该范围内不可用。对于可变面积流量计,当量程比超过10:1时,错误率(百分比)超过了100%。该区域以红色突出显示。类似地,其他列描述了典型的流量控制器精度规范。
      下一个要考虑的是阀门在低流量/大量程比时保持稳定控制的能力。该设备只能控制通过阀门的最大泄漏率。由于这些是控制阀,而不是截止阀,因此阀以极低的速率进行控制的能力取决于该阀与截止阀几乎一样好。这取决于控制阀的类型、阀座材料、设备的满量程范围以及如何为动态响应设置设备。如果您有一个100 sccm的设备(全量程流速很低),并且调节比为1000:1,则该阀需要“关闭”到小于0.1 sccm。如果您的阀门具有较宽的控制范围,弹性阀座和合理的(相对较慢的)响应时间,则可以进行这种“关闭” /“关闭”。但是在更具挑战性的应用中,阀座为金属或PTFE,或者管路压力较高(阀控制范围减小),或者动态响应调整为快速动作,则该控制阀“关闭”的能力将被妥协。尽管设备规格表可能要求范围很广,但请确保您了解该阀的实际限制及其“关闭”的能力。
      那么谁在乎可用范围,为什么呢?流量测量和控制设备的大多数用户都关心量程比,更重要的是可用范围。在某些情况下,用户可以利用广泛的可用范围来减少系统中所需流量控制器的数量,或减少库存中所需的备件。  
      在薄膜沉积应用(半导体、太阳能电池、光纤、金属和玻璃涂层)中,过程中可能会有多个步骤,有些步骤流速较高,有些则流速较低。使用范围广泛的设备可以减少系统所需的流量控制器数量,以覆盖所需的全部流速。在这些应用中,它们通常确定传递期望结果的设定点,并依靠设备的可重复性传递期望结果。   
      在化学和石化研究应用中,可用范围越广,用户从设备获得的灵活性就越大。但是,在这些应用中,它们经常对所有饲料/投入物和产品与废物/产出物进行质量平衡,而精度往往非常重要。出于对高精度的期望,可用范围可能受到限制。 
      对于生物技术应用,某些过程在启动期间需要极低的氧气流速,但这些流速会迅速扩大。与上述薄膜应用类似,如果流量控制器能够以低信噪比和合理的响应时间提供良好的一致结果,则用户可以减少氧气管线上所需流量控制器的数量。总之,任何仪器的可用范围取决于仪器的实际限制以及应用程序的要求。精度要求越严格,可用范围越受限。确保了解应用要求以及在实际操作条件下考虑的设备的实际极限。
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