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1 概述[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]使用电子流量控制装置进行流量/压力控制的装置和技术,岛津称作AFC和APC,安捷伦称作做EPC,瓦里安称作EFC,PE则称之为PPC。无论使用什么样的名词,一言概括,就是可以对[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]中的载气(以及氢气、空气等各种辅助气体)进行自动化的流量设定和压力设定,避免了重复性的、简单繁琐的使用皂膜流量计手动测定流量;同时,也可以有更多的流量/压力操作模式,如使用压力编程、流量编程等。[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/85/8b/5858b3500c995683ff3ef85201d0e334.png[/img][img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/02/52/50252701047c00b67f30eef56f064434.png[/img]国内厂家对应用于[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]的电子流量控制装置的研究起步较晚,早期多集中在单个比例阀和传感器构成的简单电子流量控制模块的使用上,类似于质量流量计的模式,见下图:[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/06/cf/206cf3f6eff14718ef9d9bd8abc8be8e.jpeg[/img]上述模式主要应用于单气路通道的填充柱载气控制、检测器的燃气(氢气)、检测器的助燃气(空气)以及尾吹气的使用上;对于毛细柱进样口等需要多气路通道(载气、分流、隔垫吹扫)的结构而言,初期时候是将多个上述模块分别安装的载气、分流、隔垫吹扫气路上,但是实际使用效果很差;后期则逐渐在模块中安装压力传感器,使用压力控制柱前压和毛细柱的载气流量,使用上述模块控制分流流量;目前,多数厂家已经抛弃上述模式,逐渐转向多气路通道(载气、分流、隔垫吹扫)整体和关联调节的集成式的气路模块。二 组成部件和简单的工作原理使用机械阀进行流量/压力控制的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]器,其使用的控制阀的类型主要是稳流阀、稳压阀、背压阀和针型阀等;对于电子流量控制装置而言,并没有与上述几种机械阀一一对应的结构,可以近似的说是利用同一套部件组成的装置采用不同的控制方式/算法而分别实现各种机械阀的功能。电子流量控制装置一般包括气路部件、比例阀、压力传感器/流量传感器和辅助部件以及控制电路。以单气路通道的结构为例,见下图:[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/5c/56/55c562d04af13eec09a42850ee170c6a.png[/img]其中:气路部件用以气体穿过,同时在气路部件上安装比例阀、流量传感器、压力传感器等其他部件;气路部件一般为金属材质;[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/be/63/3be636931161170518396a8f833014ba.png[/img]比例阀通过调节开度的大小来调节出口处的流量或者压力;[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/bd/5e/2bd5eed5a52e4b81c88d76c8bdfd5be3.png[/img]流量传感器用以测量比例阀前或者比例阀后流量的大小;压力传感器用以测量比例阀前或者比例阀后压力的大小;在一个电子流量控制模块中,可能只安装流量传感器或者压力传感器,也可能两者同时安装。[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/3c/ec/63cec76faee1a7d47079b33fad1de5bf.png[/img]另外,在出口之后根据实际需要,还可能安装有气阻等部件电子流量装置工作的简单原理是:控制电路获取仪器设定的流量或者压力的数值,通过比较压力传感器或者流量传感器的实测值,来调节比例阀的开度大小,从而使设定值和实测值相同。以上是本节的全部内容,在随后的文章中将介绍电子流量控制装置的具体工作模式和其他相关内容,敬请关注
在上一节的内容中,我们介绍了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]使用的电子流量控制装置的组成和简单原理。对于仪器的气路控制系统而言,使用机械阀进行流量/压力控制的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]器,其使用的控制阀的类型主要是稳流阀、稳压阀、背压阀和针型阀等;对于电子流量控制装置而言,并没有与上述几种机械阀一一对应的结构,可以近似的说是利用同一套部件组成的装置采用不同的控制方式/算法而分别实现各种机械阀的功能。我们将电子流量控制装置分别实现各种机械阀的功能的过程称之为电子流量控制装置的不同的控制模式。本节中将介绍电子流量控制装置常见的控制模式。本篇为《从气源到检测器》专题的第23篇,为《电子流量控制与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]》系列的第2篇。1 概述电子流量控制装置一般包括气路部件、比例阀、压力传感器/流量传感器和辅助部件以及控制电路。以单气路通道的结构为例,见下图:[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/7b/91/97b91fc3c4cba5c6c10c77f71cfa877e.png[/img]2 电子流量控制装置常见的控制模式电子流量控制装置常见的控制模式主要包括三种,即流量模式、压力模式和背压模式,可以简单地对应稳流阀、稳压阀和背压阀。2.1 流量模式流量模式可以简单地认为是采用 流量传感器-控制电路-比例阀 来进行流量调节和控制的模式。通过比较仪器流量设定值和流量传感器的测定值来调节比例阀开度的大小,从而使实际流量达到设定值。[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/58/ad/c58ad91f72c9b9274cba998de8ed6d95.png[/img]流量模式的控制类似于稳流阀(请注意是类似但不等同),可以保证出口的流量在出口之后阻力发生变化情况下保持稳定。填充柱进样口的载气控制一般使用流量控制模式;另外,一些厂家检测器的氢气、空气和尾吹气也是用流量控制模式,简单的示意图如下(没有安装压力传感器):[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/56/ff/956ffb3ec7784d65bf857e77728c56a4.png[/img]当然,流量模式并不只是恒定流量模式;也可以实现程序流量模式,见下图:[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/2a/66/92a66118e06b902e02e9b1b54718f1d8.png[/img]通过仪器设置,可以设定仪器的初始流量,最终流量和变化速率等。2.2 压力模式压力模式可以简单地认为是采用 压力传感器-控制电路-比例阀 来进行压力调节和控制的模式。通过比较仪器压力设定值和压力传感器的测定值来调节比例阀开度的大小,从而使实际压力达到设定值。[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/2a/8d/02a8d7b2816440648820a2f35fb572d5.png[/img]压力模式的控制类似于稳压阀(请注意是类似但不等同),可以保证出口的压力在出口之后阻力发生变化情况下保持稳定。[color=#ff4c00]需要特别说明的是[/color],使用压力控制模式,如果要保证出口处压力控制稳定,出口之后应当安装有气阻或者起到气阻作用的色谱柱等以形成压降填充柱进样口的载气控制也可以使用压力控制模式;另外,一些厂家检测器的氢气、空气和尾吹气也是用压力控制模式,简单的示意图如下(没有安装流量传感器,请注意图中气阻的位置和作用):[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/ac/74/cac743d48184d1389f5d0d850ea93fd9.png[/img]同样,压力模式并不只是恒定压力模式;也可以实现程序压力模式,见下图:[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/d4/60/bd460ab2ae094167ec51a6e9900b1f4f.png[/img]通过仪器设置,可以设定仪器的初始压力,最终压力和变化速率等。2.3 背压模式背压模式和压力模式类似,可以简单地认为是采用 压力传感器-控制电路-比例阀 来进行压力调节和控制的模式。通过比较仪器压力设定值和压力传感器的测定值来调节比例阀开度的大小,从而使实际压力达到设定值。区别在于背压模式比例阀在压力传感器之后,压力模式比例阀在压力传感器之前。[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/d3/7f/6d37f6454b1185a463e42057d8e04ed7.png[/img]背压模式的控制类似于背压阀(请注意是类似但不等同),可以保证比例阀前的压力在入口压力发生变化情况下保持稳定。背压模式可以用于毛细柱进样口柱前压的调节、阀进样时样品源的稳压控制等。可以参考下图的应用:[img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/7a/33/37a336a54df9a1c56eb8ce2a3f9ab4fd.png[/img]上图所示,描述了六通阀在进样时候使用电子流量装置的背压模式,保证样品源压力波动时,气体采样阀可以在稳定压力下进样,从而提高了样品量的重现性。以上是本节的全部内容,对于电子流量控制装置常见的三种控制模式——流量模式、压力模式和背压模式而言,多数情况下只使用其中的一种模式,如填充柱进样口的流量和压力控制,检测器的燃气(氢气)、助燃气(空气)和尾吹气(氮气)的流量和控制。对于毛细柱进样口的流量和压力控制则较为复杂一些,是多种模式结合在一起。我们将在后续的文章中进行介绍,敬请关注
GC7890-Ⅱ色谱仪的FID/TCD气路控制系统与说明书上的气路控制系统不一致,请问到底该如何操作气路控制及设定分流/不分流毛细管进样器流量?