5850i型质量流量控制器的原理及应用

    仪征化纤股份公司给排水厂于1995年引进了3套在线COD测定仪分析仪,分析仪采用氧气吹扫,脱除二氧化碳及利用臭氧氧化有机物的方式。氧气及臭氧的定量控制是通过5850i型质量流量控制器实现的。该控制器由Rosemount旗下的Brooks公司生产。经过多年的使用表明,该质量流量控制器质量可靠,工作稳定性强。下面就5850i型质量流量控制器的测量控制原理及生产中的应用作一些介绍。

    1　流量测量原理

    该质量流量控制器是通过测量导管上下游温度差,进行计算得出流量值的。传感器原理图如图1所示。

    精密电源给加热器提供持续的电流,加热器置于测量导管的中间点。当零流量时,上下游的温度是相等的,即T₁等于T₂。当有气体通过测量导管时,导管上游温度下降,而在下游由于气体吸收了热量,则T₂大于T₁。T₂与T₁间的温差与气体的流量成正比。T₁与T₂间的温差与气体质量流量有下列关系式成立:

    △T=APC_Pqm           (1)

式中　△T=T₂-T₁　(K)

    Cp———在一定压力下气体的比热,kJ/(kg·k);

    P———加热器功率,kJ/s;

    q_m———质量流量,kg/s;

    A———仪表常数S²K²/kJ²

    这样测量导管内的气体质量流量为

    在图2中可以看出并不是所有的气体都进入到测量导管,而是其中的一小部分进入到测量导管。为了保证测量准确,在控制器的流体腔内设置了一个分流阀,该分流阀的作用与电流计中的分流电阻类似,确保实际流量(qm_A+qm_B)与测量导管内的流量qm_A有着如下的关系:qm_A+qm_B=Kqm_A,K为比率常数。只要做到在测量导管内压力差与流量成线性关系,分流阀内压力差与流量成线性关系,并且这两者的线性关系相同,就能做到K为常数,在流量控制器测量的整个流量范围,该常数都保持恒定。可根据流量大小选择合适的分流阀。这样实际质量流量为

    2　流量控制原理

    流量控制原理图见图3。桥式电路和差分放大器将温差信号转换成0~5 V DC线性电压信号,该信号与气体的质量流量成正比。控制电路感知流量传感器输出信号的任何变化,比较放大器比较流量实测信号与设定流量值之间的差异,并将偏差放大驱动电磁阀,实现增大或减小流量。