气体压力和流量的控制
一、概述
在气相色谱仪中，载气起着推动试样在色谱柱中运动和为试样在色谱相中提供流动相的作用，因此气路系统在色谱仪中是一个供载气连续运动系统，系统的密封性、阻力变化、载气的流速、压力波动等都将对仪器稳定性、定性和定量分析结果产生很大影响。另外辅助气路流量的稳定性也会对检测器灵敏度和基线稳定性有直接影响。实验表明载气流速每波动1%，组分的保留时间变化通常要大于1秒，因此，在气相色谱仪中，载气和辅助气必须精密控制与调节，为此现代气相色谱仪的载气气路和辅助气路在设计应满足以下几条：
0.气路安排应即实用又简单，以减少漏气的几率；
0.有良好长久的密封性能；
0.用于气路中的器材、部件干净程度必须满足色谱分析要求。为提高不同类气体的纯净度，在气
路系统中应具备有多种用途的过滤器；
0.为提高定性精度，减少环境温度波动对气流的影响，气路控制部分最好能在恒温条件下工作；
0.压力表的精度（特别是在毛细管分析系统）应足够高；
0.流速的调节要细微、精确、重复性好。对TCD、 FID、 ECD、 FPD等常用检测器，应能方
便准确地测量流速；
0.为实现反吹，多柱切换及检测器的串并联等多维色谱操作，气路中应考虑安排有，各种使用温
度范围的切换阀，如：四、六、八、十、十二通阀等；
1.为适应在低于环境温度以下工作，仪器应备有制冷剂（液氮和CO2等）的控制系统；
0.为适应多功能多检测器的需要，气路中多种气路压力流量控制部件应具备有开关阀、稳压阀、
稳流阀、针型阀、分流阀、单向阀、电磁阀及背压阀等。且通过简单的组合、排列就能适应不
同柱或检测器的需要；
0.为了不断提高仪器自动化和数字化以及实现微计算机控制，以实现压力、流量、线速度编成等
在有条件时气路中应安装EPC控制系统；
虽然以上各点对于一台多功能和高指标的气相色谱仪是非常重要的，但并不要求每一台色谱仪不论性能高低和应用场合都应具备，对于不同用途的仪器，还需根据具体情况安排。气路压力、流速控制部件的安排可以千变万化，但流速都是通过调节气阻和压力来实现的。气路中气体流速、压力、和气阻的关系式是：
P1---P2
F2∽—————
R′
式中： F---流过气阻的气体的平均流速
P1、P2 ----气阻两端压力
R′----气阻
其中，气阻R除和本身结构有关外，还随气体的性质及气体流动类型而变化。在气动控制中，气体的压力与流速的关系虽然和电子学中的概念相似（如电压-气压 电阻-气阻 电容-气容 流量-电流 等），但它没有电学中，欧姆定律那样简单的线性关系，因此，在实际使用时，很难通过用公式计算流速、压力，而必须实测确定。虽然压力和流速的稳定性，对分析定性保留时间和定量的峰高（峰面积）以及仪器的稳定性有直接影响，但由于色谱分析的参数多重性，对于不同分析情况至今未能给出具体数值要求，一般讲，浓度型比质量型要求高；毛细管分析比填充柱高；程序升温比恒温分析要求高，总之，一个优良的气路，压力与流速的稳定性应优于0.5~ 1%。
二． 气体在气相色谱仪中的作用
1．载气在气相色谱仪中的作用
⑴ 在色谱分离过程中，推动样品组分在色谱柱中运动的动力；
⑵ 参与样品组分的分离，不同载气（N2、H e、H2）性质不同，影响组分分离度也有很大不同；
⑶ 依据检测器工作原理不同，参与检测器将组分量（浓度和质量）转换成电信号作用程度也不同，
如TCD灵敏度要求组分与载气的热传导系数相差越大灵敏度越高；FID中载气分子降低电离过
程中电子能量，以减小复合效率而提高灵敏度等；
⑷ 提供检测器电离电流的单一气体或混合气体的需要，如：ECD要求氦（氩）+甲烷、脉冲放电
PID要求载气氩中添加氪或氙气等；
2. 气相色谱仪中辅助气的作用
⑴ 尾吹气的作用
a.在毛细管分析中，一般载气每分钟仅1~几毫升，为了减小柱出口到检测器这一段的柱外效应，
要在柱出口填加几十毫升/分的补充气，有利于防止组分峰的扩散提高分辨率；
b.不同工作原理的检测器，为达到最佳的工作状态，要求的尾吹气种类和大小不同，如：FID
为达到最佳灵敏度和稳定性需要有一合适的氮、氢、空气比；为了减小ECD响应时间大的不
利影响，流过ECD池的流量需加补充气，且应足够大等；
⑵ 参与建立不同检测器稳定的电离电源
FID氢气、空气和载气（N2,H E）按一定比例形成富氧焰；FPD用上述三种气按比例形成富氢焰；
NPD碱珠在一定的氢和空气气氛中形成含磷、含氮化合物的高电离效率等；
⑶ 提供被分析组分转化过程的需要，如CO、CO2转化成甲烷，必须通氢气；加大某种辅助气流量，
以便携带被分析组分或产物尽快排离检测器等；
三．气相色谱仪中常用的阀类：
主要有：开关阀、针型阀|、稳压阀、背压稳压阀、稳流阀、单向阀、各种组合阀、EPC调压阀、
EPC调流阀、电磁阀和各种切换阀等；另外：虽然阀的作原理相同但结构存在很大不同。
四．气阻
气阻气阻是一种使气体流通截面突然变小的器件。当气体流过时，气体分子和管壁分子之间相互碰撞，摩擦加大，损耗很大的能量（包括气压-势能损耗 流速-动能损耗）而表现出阻力作用。在GC中，常用毛细管气阻，用毛细管作固定气阻时优点较多
⑴ 装在稳压阀后，稳定输出压力，提高输出压力，使其工作在稳压精度较高的范围内；
⑵ 只要气阻足够大，调节流速细微而且稳定；
⑶ 毛细管气阻特性比较稳定，且压力与流速关系比较接近线性；下表 出了一定毛细管气阻时，压
力与流速的关系。
毛细管尺寸：外径 0.5mm 内经0.3mm 长500mm 流过气体N2 出口大气压
压力Mpa 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18
流速 ml/min41 68 88 105 127 150
毛细管气阻常用管内径0.2 ~0.3 mm，当直径小于0.2mm 因易堵塞较少用。长度取决于所通过的气体性质和要求的阻力大小，如在氢气供给中，采用内经为0.3毫米，长度为500毫米毛细管，在0.05 Mpa压力下，可以得到50ml/min 左右的稳定流速。毛细管固定气阻选择内经大一些，长一些效果较好。气阻使用前，要用高压液体清洗干净，使用中严防灰尘和机械杂质压进管内，否则流速不稳或被堵死。
六. 针型阀
在气路中使用针型阀的目的是为了细微地均匀调节流速。在恒温分析中直接装在稳压阀后调节；
在程序升温分析中把它设计在稳流阀中。对针型阀的主要技术要求：
（1） 气密性：通常在4~ 6Mpa压力下不漏气；
（2） 流量的调节范围：0 ~几百ml/min；
（3） 流量调节线性平稳、不跳动；
（4） 调节细、精度高、最小增量应∠ 0.5毫升/分；
针型阀工作原理实质上是一个手动可变电阻，既靠螺丝旋转使阀针沿轴向前后移动，改变阀针与阀座间的环形流通面积（气阻）来调节流速。针型阀的调节特性主要依赖阀针的锥度和斜面的加工精度，通常斜面比锥面更难加工。调节粗细，主要看阀针的直径和斜度，直径小对精细调节有力，但加工困难，易变形和折断，常用直径为1 ~2毫米，锥度为2度左右。为了调节得更细，还可减小阀杆螺距至0.2毫米以下或采用差动螺纹调节。检查阀的调节均匀性可在仪器上通过测量阀杆每旋转一圈时流量的变化量的稳定度来衡量。针阀在使用中应注意的事项：
（1） 分清进出气口。应使气体首先通过气阻，从阀杆处流向低压端，有利于密封；
（2） 要严防水、灰尘等机械杂质进入工作间隙，否则会使气流不稳或失调，通常在入口安装20μm 孔径的金属粉末烧结过滤器；
（3） 阀针不要向关紧方向旋得太多或关死，以防长期不用时针与座咬合；
（4） 发现锥形针阀的调节流速忽大忽小时，应清洗阀针与座。如发现锥面磨损，可重新研磨；
（5） 阀杆漏气可以更换密封垫圈。在一般分析中允许在阀杆与密封垫圈处涂抹一层高温硅脂，但不得涂一般的真空油酯和其他油脂；
（6） 针型阀只能调节气阻大小，并不能稳定压力，要想得到稳定的流速，针阀输入压力必须稳定，因此针型阀应接在稳压阀后面使用。
七. 稳压阀
稳压阀又称压力调节器，它是一种气动式控制器，它无需外界供给能源，而靠工作介质本身的能量工作。当气源压力或输出流量波动时，阀能输出恒定压力。稳压阀在气相色谱仪的气路中主要有三种用途：
a.为针型阀提供稳定的气压，保证针型阀精密调节流速；
b.接在稳流阀前，提供恒定的参考压力，保证其正常工作；
c.接在有毛细管气阻气路中，由毛细管提供固定的输出电阻，调节输出压力，从而获得需
要的流速，这样控制流速简单、稳定、可靠，它比针阀调节细，如在NPD中的氢气调节
气路，只要适当选择气阻，就可以使流速精确地调节在3 ±0.1ml/min之内；
d.在毛细管柱进样分析时，调节供给载气柱前压等。
（1）稳压阀典型性能指标
最大输入压力：0.6Mpa
最小输入压力：输出气压加0.05 Mpa ，流速∠500ml/分；输出气压加0.1 Mpa 流速＞500ml/min；
输出压力范围：通常0.03 ~0.45 Mpa；
输出流量范围：通常0 ~2000 ml/min；
输出压力特性：输入气压在最小输入压力至0.6Mpa之间变化时，输出压力波动的绝对值≤0.003 Mpa；；
输出流量特性：输出压力0.03 ~ 0.45 Mpa，流量从50 ml/min增加到150 ml/min，输出压力波动的绝对值≤0.003 Mpa；
气密性：在输入压力为0.6Mpa，阀各处不漏气；
（2） 阀的工作原理
稳压阀的工作原理是依据力平衡原理，自动调节气阻（如蝶阀）使输出气压恒定。当输入气压增加时，蝶阀的开度减小，气阻增加，使蝶阀处的压降增量正好等于输入波动增量，保持输出气压恒定。输入气源气压减小时，蝶阀的开度增加，气阻减少，蝶阀处压降相应减小，保持输出气压恒定。当负载气阻增加（或减小时），蝶阀的气阻也相应减小（或增加）以保持输出气压恒定。
使用稳压阀的主要目的是希望当气源压力或输出流量波动时，阀的输出压力保持恒定，因此，压
力特性和流量特性是衡量稳压阀性能的主要指标。除压力与流量特性外，衡量稳压阀性能的还有调节重复性、时间稳定性、温度稳定性、抗震性以及不可控流量大小等指标。这些指标除和设计水平、弹性元件材料、弹簧加工精度、处理方法等有关外，还和装配技术有很大关系。另外有关温度影响试验表明，当温度变化10℃，不同材料的膜片阀输出可波动0.004 Mpa；为克服温度的不良影响，可将阀恒温使用。
（3）稳压阀使用中应注意的事项
①输入气压必须无水、无腐蚀、无机械杂质。如前所述，不论哪种气阻，工作间隙都很小，
任何杂质的沉积，都会影响工作特性。通常稳压阀入口都应安装金属粉末烧结的过滤器；
②稳压阀出口不能放空（指通大气），因这时输出压力为零，各弹性元件的特性最不稳定，
即输出也不稳定，所以稳压阀一定要有足够的阻力，阻力大小视要求而定，如FID氢气
的供给气路中所选择的气阻，应能使流速从20 ~100 ml/min变化，对应输出压力0.05 ~
0.2 Mpa变化比较合适；
③保证稳压阀的输入输出压差≥0.05 Mpa。实验表明，稳压阀的前后压降选择高一些（如
0.15 Mpa；以上）可提高输出稳定性；
④稳压阀输出压力不应调到超过输出最大值，虽然也能工作，但会造成弹簧并圈，失去弹簧自动调
节能力或减少寿命；
①稳压阀长期不用，应把调节旋钮放松，免得调节弹簧长期被压，疲劳失效；
②根据不同结构，判断能否当开关阀使用，对不具有开关功能的稳压阀，要在气路中增加关闭阀，
严防在氢气气路中不可控流速太大，造成危险。
（4）稳压阀一般故障排除
表3-7 稳压阀一般固障排除
现象可能原因排除方法
不稳定①输入压力太低
①阀门间隙处太脏
①大弹簧失效
①超过最大输出压力
0提高输入压力
0清洗
0更换
0调回到允许工作压力之内
阀关不死①不可控流量允许不大于2ml/min
①调节气阻处有灰尘或机械杂质
①密封小弹簧失效
①调节气阻的密封垫圈损坏
0正常
0清除
0更换
0更换
输出压力调不上去①输出管路有大漏气
①输出气输阻太小
0重新检漏
0适当增加
稳压阀不能调节①进出气口接反
①调节气阻、阀座损坏
①阀座密封不良
①输入太低
0重接
0更换阀座
0重装
0增加输入压力
流速调不上
去
气阻太大（如色谱柱太长使用温度太高）更换输出压力高的稳压阀
八. 稳流阀
在恒温分析中，色谱柱的阻力恒定不变时，可以通过稳压阀或稳压阀加针型阀配合，调节载气流速，载气流速太小可用柱前压表示，它在分析过程中保持不变。但在程序升温分析过程中，柱温按一定程序温度不断增加，气体的粘度也不断变大，柱中固定相的阻力也随之增加，若这时柱前压不变化，根据压力、气阻和流速的关系，柱的流速将随之减小，这在填充柱色谱分析中是不
允许的。为满足分析过程中流速不变的要求，必须使用稳流阀，它的作用是使柱前压随着柱的阻
力增加而自动增加，保持载气流速不变，因此稳流阀也可称为压力补偿器。但是，一般看到几乎
所有现代商品GC，配做毛细管柱程序升温分析时，都通过稳压阀调节流量，这是因为有以下几个
原因：
.一般市场上供应的稳流阀，最小可控制流量不能满足分析需要；
.调节载气流量和分流流量非常不方便；
.由于毛细管柱分析载气流量有时不到1毫升，通常要加几十毫升补充气仪器（FID）方能正常工作，因此当作程序升温时，柱阻力变化引起的流量变化相对总流量变化，比填充柱相同
情况下小得多；
.由于弹性石英毛细管柱在大多数情况下为开口(空心)柱，在温度升温时，阻力变化比填充柱小得多；
.对于一般涂渍型毛细管的固定液用量比填充柱来的小，再加上升温速率和程升最终温度都比填充柱低，即使基线漂移也比填充柱小得多；
.稳压阀和稳流阀相比，时间常数小得多，有利于保持分析的重现性。当然在毛细管柱被严重污染或作痕量组分分析时，毛细管柱做程升分析基线漂移还是很明显的，此时要求保证分析
系统尽量不被污染外，也可以通过采用EPC技术或色谱数据工作站用空白基线相减的方法
解决。
1．稳流阀的工作原理
目前市售的稳流阀分两大类，工作原理基本一样，但结构不同、调节方法不同，因而优缺点各异。
稳流阀的结构主要由针阀和一个自动力平衡压力稳压器（和稳压阀工作原理相同）组成。当有输入压力p1通入时，p1压动膜片向下，使R增加（调节阀关死），此时若把针型阀打开一定开度，气体流入中间压力室，当P2的压力达到某一值后，把膜片向上推动，使自动调节气阻R减小，流速增加P2下降，当流速达到某一值，正好使膜片上下力平衡时，膜片将停留在这一位置，使R值保持不变。因色谱柱有一定阻力会使稳流阀输出P3大于大气压，此时，力平衡方程可写成：
P1A=P2A+ f
式中：A——膜片的有效作用面积（常数）
f——弹簧的弹力（张力）
从以上分析可以看出，稳流阀任何稳定工作状态都必须满足上式，其中P1为常数，f是设计中给定的一个弹簧预压力，在任何工作状态，变化很小可视为一个常数，所以P2也是一个常数。显然针型阀的压降（△P=P1－－P2）也是一个常数，即△P=f，因此稳流阀又称恒压降质量流速控制器，这时流速大小仅和针型阀开度有关，或者说稳流阀流量调节范围取决于f的大小。当柱前压P3变化时，稳流阀是这样工作的：当柱温升高时，柱阻力增加，在此瞬间，流速下降，但因P1不变，故P2增加，P2A+f＞ P1A，膜片向上移动，气阻R减少，流速增加，使柱流速恢复到原值，即P3增加时，R自动调节减少到一定值，P2又能满足上述方程。
实质上气阻R上的压降减小值恰好等于柱前压P3的增加值，即柱前压增加是由R的压降减小来补偿的。
老式常用稳流阀从结构上不难看出，它采用针型阀调节流量结构复杂，调节流量不易精细或线性，采用“O”型圈密封需经常检漏维修，新型稳流阀工作原理，是可把P1A=P2A+ f 改写成：P1A+F= P2A+f 即在设计稳流阀时，把针型阀改为一个固定的气阻R′，并在膜片上方加一个可以调节压力大小的弹簧，它产生的弹力为f，固定气阻的压降△P=P2A+f-P1A= F′，即稳流阀的流量等于F 除R′，因此，阀的流量大小可以通过F力（弹簧）来实现，这类阀的优缺点是：
a.弹簧调节压力细、稳、线性好、范围宽；
结构相对简单；
a.
阀本身漏气的可能性小；
a.
固定气阻常用不锈钢粉末冶金烧制而成，阻力不宜重复恒定，在使用不当宜堵塞改变气阻大小。
a.
2．稳流阀的主要技术性能指标
①通常在0.5Mp空气压力下，应不漏气；
①流量范围：一般0 ~100 ml/min 或更大些；
①稳流阀自身压降：＜0.05 Mpa（即柱前压最大应比输入压力小0.05 Mpa）；
①调节性能：在流量范围内，针型阀杆旋转圈数多些好，一般3 ~10圈。而且在调节过程中，流
速应平稳变化,不应有停留或跳动现象（第一类阀）；
①流量特性：正常工作时，柱前压从0 ~ 0.2 Mpa变化时，输出流量波动应＜1%；
①响应时间：p3从0增加到0.2Mpa，15分钟后波动＜1%；
①温度影响：应＜0.3 ml/℃；
①输入压力波动影响：应＜5ml/ 0.1 Mpa。
3．稳流阀使用注意事项
稳流阀的故障，常常是使用不当造成的，因此，在操作之前应了解其工作原理和操作注意事项。
①输入气中应无水、无油、无机械杂质。通常要求在阀的入口处安装除机械杂质的净化过滤器；
①进出气口不能接反；
①柱前压应比稳流阀输入压力小0.05Mpa以上；
①从稳流阀工作原理中知道，只有压力（p1）保持常数，稳流阀方能起到稳流作用。所以稳流
阀前必须接稳压阀。实验证明稳流阀控制流量要达到1%的稳流精度，稳压精度必须优于
0.003Mpa以上；
①第一类稳流阀与针型阀注意事项一样，应经常检查针型阀杆处有无漏气；
②GC配有流量计，在程序升温时P3不断增加，流量计前后压差变化，浮子略有下降，这属于正
常现象。可用皂膜流量计在升温前后测量流速来判断，不要轻易拆卸稳流阀；
③在调节稳流阀时，若P3不上升，说明阀后有较大漏气，若阀P3已接近输入气压时，流量调不上
去，说明柱阻力太大，在这两种情况下，应排除漏气或增加输入压力。对于第一类阀千万不
能一味加大针阀开度，否则会破坏针阀的密封性或阀针损坏。
4．稳流阀的主要性能测试
对稳流阀的性能进行全面测试和稳压阀一样有专门设计的测试装置，对于一般GC的使用者判断稳流阀有无故障，可从以下几个方面分析与判断：
①程序升温时观察柱前压力，缓慢上升为正常；
①可用皂膜流量计，测量升温前后的流量值，相差越小越好；
①未程序升温前，流量从小到大调节，柱前压力应随之同步上升为正常。
〇． 电子气路控制部件—EPC
EPC（E lectronic Pressure Control）是一种气相色谱仪电子气路控制部件。它实质上是采用电子压力传感器和流量控制器，通过计算机计算诸多功能实现压力、流量和线速等自动控制。日本岛津公司称作自动流量控制系统（AFC）；PE公司叫可编程气路控制（PPC）；瓦里安公司叫电子流量控制（EFC）。EPC已成为国内外高档多功能气相色谱仪必备的部件之一。现有的仪器也可以改装使用EPC部件，使仪器得以升级。
EPC通过自动控制载气的柱前压，毛细管柱线速度或色谱柱质量流量，进一步优化现有色谱仪操作参数，实现最佳的色谱分离。在毛细管分析中，它可以方便地实现分流、不分流、直接全进样、柱前压、线速度、流量以及为节省载气减小分流比等的程序全自动控制。
EPC并不是新技术，早在二十多年前就开发出来了，但当时气相色谱仪正处于改进完善阶段，人们的注意力主要集中在色谱柱和其它仪器部件上，再加上第一代EPC结构及应用复杂，价格昂贵，也防碍了人们对它的兴趣。随着科学技术的不断进步，气相色谱仪已趋于完善。为了不断提高色谱的分离效果那怕是很微小的，于是EPC 又引起了人们的兴趣和重视。当前，EPC 已发展到第五代，由于诸多新技术，新器件如：传感器、新型阀门、微处理机以及微加工工艺的应用等，无论在性能上、数字化、自动化程度、易于操作上都取得了飞速进步。目前EPC虽然在价格上有所降低，但就它对色谱仪性能的贡献和它的实际价格相比还是偏高，这也可能是在一般气相色谱仪上没有广泛推广使用的一个主要原因。使用EPC主要好
处
1. 缩短分析时间，提高工作效率；
2. 可采用较低柱温，提高了仪器的稳定性、灵敏度、样品的分解与歧视、延长了柱寿命和减少了运行成本；
3. 提高了定性与定量重复性和准确度：
电子控制柱前压、载气流量或线速度，比起气动机械调节控制不但精确而且灵敏，使不同次分析和不同仪器之间样品的保留时间标准偏差≤0.01 分钟。因而，减少了不同实验室使用不同仪器之间的变差。而对于复杂样品减小了保留时间窗设置，增加了峰间分辨率，性能更加准确可靠；
4. 减少分析样品的歧视和分解：
每次分析重复性差的诸多主要原因之一，是进样系统对样品的歧视和分解，在某些情况难以避免，由于EPC的采用，如在毛细管分析中，分流/不分流进样时，可以设置一个较高的初始柱前压，减少样品的扩散体积，使样品快速进入色谱柱以使组分出现尖峰，不但减少了样品歧视，同时由于样品的快速进入而减少了样品的分解。采用EPC和恒压相比明显看出样品扩散体积小，分解也减小，谱峰变得又窄又高；
5．可实现色谱分离的“微调”作用。如在某个分析中，没有压力编程第一个苯峰在溶剂后很快出现时，定量较困难。但通过压力编程略加延长苯的保留时间后，定量既方便，又准确；
6．有利于恒定对流量敏感的检测器灵敏度：
在程序升温过程中，由于温度升高柱阻力不断增加，必须不断提高柱前压，方能保持柱内气体质量流速的恒定，采用EPC后很容易通过压力（流量）编程，同步实现质量流量的恒定；
7. 全面实现数字化和自动化：
操作人员只要输入色谱柱的参数，EPC便能计算出并自动设置好柱前压和柱的最佳流量，同时数字显示一目了然；
8．节省载气
通过EPC的压力（流量）编程，根据需要调整分流流量，可使进样后的载气总流量减少50 % 以上，而且在几秒钟之内仪器便能恢复到原来实验条件；
9．容易实现仪器的小型化：
由于不在使用各种机械阀、压力表和大量的管接头，故仪器显得更加简洁、紧凑、体积很小。同时减少了机械阀类的故障，提高了可靠性；
10．增加操作安全性
EPC能实现系统内的漏气自诊断，根据需要能自动切断气流或相关气源，并同时报警；
11．有利于分析中出现的问题或故障分析：
由于EPC的电子化，很容易将分析过程中的气动参数自动记录在案，有故障时可随时通过检查原始记录或找到相关原因，同时也增加了分析人员的工作信心等。
综合上述EPC技术的优点还应肯定，但也要指出除目前价格较贵，诸参数长期使用需要校准外，年检认证问题还需协调出相应的解决办法。另外捡漏专用捡漏液“Snoop"或一般类似的肥皂水等，若滴在电子部件和接线上，会损坏漏电、控制失灵和干扰分析而出现“鬼峰”，若改用电子捡漏仪或其它捡漏方法，也是一种麻烦的事。
LINE-TECH（莱因泰可）北京 LINE TECH自1997年成立后迈进了气体控制相关技术工程， 终于诞生出今天的M系列，MFC/MFM产品。 LINE TECH气体质量流量控制器和流量计广泛应用于:真空镀膜设备、光电产业到工业工具的表面镀膜、SPUTTER磁控溅射台、PVD、CVD、MOCVD、氧化、等离子刻蚀、离子注入，直拉式晶炉，精密半导体、燃料电池、气调储存保鲜相关设备、生物反应器、生物过程控制器、大学实验室、研究所、食品及制药产业、医疗设备、气相色谱仪等相关行业。 LINE-TECH致力于为客户提供专业的仪器仪表及精密稳定的过程控制设备。公司自成立以来，以灵活的经营机制，以“质量第一、服务第一、客户第一”的信念，为客户提供更加专业化的、优质的服务，深受各界用户的欢迎，并且在石油、化工、电力等重点行业做出了突出成绩。如今产品远销美国，澳大利亚，日本，台湾，伊朗，中国，印度等...我们将一如既往的为所有的客户提供更优质、高效的服务。属性特征 ?质量流量检测 ?不因温度和压力的波动 而失准 ?方便型的流量控制系统 ?高准确度 ?拒绝漏气 ?耐高压（90bar） ?快速的响应时间 ?高重复精度 ?性能稳定 ?宽量程比 ?高性价比 ?ce认证 ?ISO9001：2008／KS Q9001;2009 ?完善的AS售后服务
关于MFC和MFM 1．质量流量计，质量流量控制器的概念 质量流量计，即Mass Flow Meter(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(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。 2．质量流量计，质量流量控制器的流量单位 气体质量流量单位一般以SCCM（Standard Cubic Centimeter per Minute）和SLM(Standard Liter per Minute)来表示，亦即每分钟标准毫升、每分钟标准升。这意味着，这种仪表在不同的使用条件下，指示的流量均是标准状态下的流量。这是这种仪表和其它流量计的重要区别，也是SCCM、SLM不同于Ml/min、L/min之处。 如果需要单位时间内流过的质量（如g/min），可以查阅标准状态下的气体密度，然后作乘法就可以了。3．质量流量计／质量流量控制器的主要的优点 （1）直接测量气体的质量流量 热式质量流量计直接测量流体质量流量，输出质量流量信号，无需其他设备，如温度测试仪和压力表，也无需进行换算。 （2）无可移动部分 本身无类似转轴等的移动部件，增加了本身的可靠性，无需机械维护。 （3）可以精确的测量微小流量，采用分流装置，又可以测量大流量，而且温度，压力范围很大。 （4）测量控制的自动化 质量流量计／质量流量控制器可以将流量测量值以输出标准电信号输出。这样很容易实现对流量的数字显示，流量自动计量，数据自动记录，计算机管理等。对质量流量控制器而言，还可以实现流量的自动控制。（5）精确地定量控制流量 质量流量控制器可以精确地控制气体的给定量，这对很多工艺过程的流量控制，是用于对于不同气体的比例控制等。 （6）准确度高，重复性好 我们的产品准确度可达+-1%F.S（full scale）重复性为＋-0.25%F.S（full scale） （7）体积小巧，安装方便，操作简单 （8）技术先进，符合发展潮流 4．使用流量计／质量流量控制器应注意的问题 （1）被测气体需要清洁。 注意不要造成气路堵塞，当质量流量控制器出现某些故障，或气源不洁导致传感器或分流器堵塞，或因操作失误，均有可能造成堵塞。对于的用户而言，应当特别给以注意，既要选择合适的型号，又要正确进行系统设计和正确使用。 （2）我公司产品以氮气（N2）来标定,如用其他气体时需要进行换算 5．区分使用质量流量计和质量流量控制器的场合 一般而言，仅对流量进行计量或监测时，用质量流量计；需要对流量进行控制时，用质量流量控制器。某些测量场合，用二者皆可，但质量流量控制器更好用。 6．不同气体的质量流量的换算 产品出厂一般是按氮气标定、按氮气流量确定流量规格。用同一规格的MFM/MFC测量不同的气体，当流量检测值相同时，实际的流量值可能不同。我们在说明书中给出了不同气体相对于标定气体（氮气）的质量流量转换系数。如果您使用的产品是标准出厂产品（按氮气标定显示），而需要知道实际使用气体的质量流量时，先在产品说明书中找到实际使用气体的转换系数。在测量过程中，在此系数乘以流量显示值即是实际使用气体的质量流量；反之，在确定所购产品的量程时，以实际使用气体的最大期望流量值除以转换系数，即是相应的氮气标定产品的流量值。
流量控制和拥塞控制有何异同_TCP协议中的流量控制和拥塞控制研究毕业论文 毕业设计(论文) TCP协议中的流量控制和拥塞控制研究院别数学与统计学院专业名称信息与计算科学班级学号学生姓名指导教师年月日TCP协议中的流量控制和拥塞控制研究摘要计算机网络技术是当今发展最迅速的计算机技术之一，而保证网络稳定可靠运行的关键是计算机网络协议。TCP协议作为网络协议中的核心协议之一，其重要性更是不言而喻，因而对于该协议的研究与完善是促进网络发展的重要手段之一。 随着互联网规模和互联网应用的快速增长，网络拥塞和数据冲突问题已引起人们密切的关注。拥塞控制与流量控制技术针对网络中的拥塞和数据冲突而成为网络领域的核心技术。其中流量控制的对象是接收端，目的是使发送端的发送速率不超过接收端的接收能力； 拥塞控制的对象是网络环境，目的是使负载不超过网络的传送能力。 TCP的流量控制主要依赖于滑动窗口，通过流量约束，减少接收端出的数据流失，提高发送效率，充分利用接收端资源。 TCP的拥塞控制主要原理依赖于一个拥塞窗口(cwnd)来控制，窗口值的大小就代表能够发送出去的但还没有收到ACK的最大数据报文段，显然窗口越大那么数据发送的速度也就越快，但是也就越可能使得网络出现拥塞，如果窗口值为1，那么就简化为一个停等协议，每发送一个数据，都要等到对方的确认才能发送第二个数据包，显然数据传输效率低下。TCP拥塞控制算法就是要在这两者之间权衡，选取最的cwnd值，从而使得网络吞吐量最大化且不产生拥塞。 本文首先对TCP协议的发展做了简要的概述，然后分析了TCP协议的报文段格式和结构，TCP的数据传输过程，接着讨论了TCP的流量控制机制，最后针对TCP的重点部分拥塞控制进行了分析，讨论了几个TCP拥塞控制算法。 关键词：TCP协议，流量控制，拥塞控制The Flow Contral and Congestion Control in TCP Protocol Abstract Computer network technology is one of the most rapidly developing of computer technology today,and the computer network protocols is the key to ensure the network is stable and re liable operation. TCP protocol, as one of the core protocols of the network protocol,is vary important, so to research and improve the protocol is one of the important means to promote the development of the network. With the rapid growth of Internet scale and the Internet application, network congestion and data conflict problem has aroused the concern of the people closely. Congestion control and flow control technology, according to the theory of network congestion and data conflict has become the core technology in the field of network. The flow control object is the receiver, the purpose is to make the sending rate does not exceed the capacity at the receiving end. Congestion control object is the network environment, the purpose is to make the transfer of a loaded with no more than the network capacity. TCP flow control is mainly depended on the sliding window, by flow constraints, and reduce the loss of data at the receiving end, to improve the transmission efficiency, make full use of the receiver. The main principle of TCP congestion control relies on a congestion window (cwnd) to control the window size value represents the ability to send out but not yet received the maximum data packet ACK Duan, clear window, so the greater the speed of data sent the faster, but also more likely to make the network congestion occurs, if the window is 1, then reduced to a stop such agreement, each
液压总复习题 何发伟
液压与气动技术总复习题 一、填空 1．液压系统中的压力取决于负载，执行元件的速度取决于流量。 2．空压机产生的压缩空气，还须经过干燥、净化、减压、稳压等一系列的处理才能满足气压系统的要求。 3．在液压传动系统中，液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面即为通流截面。 4．伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种具体表现形式。 5．液压泵是依靠密闭容积大小的反复变化进行工作的，所以称其为容积式液压泵。 6．由于液压泵各相邻零件之间存在间隙，会产生泄漏，因此液压泵输出压力越高，实际流量比理论流量越小。 7．气缸和气压马达用压缩空气作为工作介质，所以其输出力和扭矩较小。 8．双叶片摆动缸两叶片对称布置，摆动角度不超过 180。。 9．单向阀的作用是使压力油只能向一个方向流动，不能反方向流动。 10．机动换向阀主要借助于安装在工作台上的挡铁或凸轮来迫使其换向，从而控制油液流动方向。 11．减压阀主要是用来减小液压系统中某一油路的压力，使这一回路得到比主系统低的稳定压力。 12．在气压传动系统中，气动控制元件是用来控制和调节压缩空气的压力、方向、流量以及发送信号的重要元件，利用它们可以组成各种气动控制回路. 13．容积式空气压缩机的工作原理是使单位体积内空气分子的密度增加以提高压缩空气的压力。 14．把节流阀串联在液压缸的回油路上，借助于节流阀控制液压缸的排油量来实现速度调节的回路称 为回油节流调速回路。 15．调速阀能在负载变化的条件下，保证进出口的压力差恒定。 16.在液压技术中,管道内流动的液体常常会因阀门突然关闭停止运动而在管内形成一个很大的压力峰值,这种现象叫做液压冲击。 17.液压传动中压力和流量是最重要的两个参数。压力取决于负载 ;流量决定执行元件的_______速度_____。 18. 液压控制阀的作用是控制液压系统中液流的___压力_____、____流量____和___方向_____。 19.液压马达的容积效率为实际流量与理论流量的比值。 20. 为防止活塞在行程终端发生撞击，在气缸行程终端一般都设有缓冲装置。 21梭阀是两个输入口1中只要有一个有信号输入时，其输出口2就有信号输出。 22.为防止活塞在行程终端撞击端盖而造成气缸损伤和降低撞击噪音，在气缸行程终端一般都设有缓冲 装置。 23.普通气缸是指缸筒内只有一个活塞和一个活塞杆的气缸，有单作用和双作用气缸两 种。 24.气缸的负载率是指气缸的实际负载力F与理论输出力F0之比。 25.以气动符号所绘制的回路图可分为定位和不定位两种表示法。不定位回路图是根据信 号流动方向，从下向上绘制的。 26.在气动回路中，元件和元件之间的配管符号是有规定的。通常工作管路用实线表示，控制管 路用虚线表示。 27.常用障碍信号的消除方法有：单向滚轮杠杆阀、延时阀、中间记忆元 件。
实验二气体流量测定与流量计标定 一、实验目的 气体属于可压缩流体。气体流量的测量，虽然有一些与用于不可压缩流体相同的测量仪表但也有不少专用于气体的测量仪表，在测量方法和检定方法上也有一些特殊之处。显然，气体流量的测量与液体一样，在工业生产上和科学研究中，都是十分重要的。尤其是在近代，工业生产规摸的大型化和科学实验的微型化，往往这些流量、温度、压力等的检测仪表就成为关键问题。 目前，工业用有LZB系列转子流量计，实验室用有LZW系列微型转子流量计，可供选用。对于市售定型仪表，若流体种类和使用条件都按照规格规定，则读出刻度就能知道流量。但从精度上考虑，仍有必要重新进行校正。转子流量计自制是有困难的，因锥形玻璃管的锥度手工难于制作。但是，在科学研究中或其它某种场合，有时，不免还要根据某种特殊需要，创制一些新型测量仪表和自制一些简易的流量计。不论是市售的标准系列产品还是自制的简易仪表，使用前，尤其是使用一段时间后，都需要进行校正，这样才能保证计量的准确、可靠。 气体流量计的标定，一般采用容积法，用标准容量瓶量体积，或者用校准过的流量计作比较标定。在实验室里，一般采用湿式气体流量计作为标准计量器。它属于容积式仪表，事先应经标准容量瓶校准。实验用的湿式流量计的额定流量，一般有 0.2m3·h—1和0.5m3·h—1两种。若要标定更大流量的仪表，一般采用气柜计量体积。实验室往往又需用微型流量计，现时一般采用皂膜流量计来标定。 本实验采用标准系列中的转子流量计和自制的毛细管流量计来测量空气流量。并用经标准容量瓶直接校准好的湿式流量作为标准，用比较法对上述两种流量计进行检定，标定出流量曲线.，对毛细管流量计标定。通过本实验学习气体流量的测量方法，以及气体流量计的原理、使用方法和检定方法。同时，这些知识和实验方法对学习者在进行以下各项实验时，肯定会有帮助，尤其时对今后所从事的各种实验研究工作，也是有益处的。 二、实验原理 1．湿式气体流量计 该仪器属于容积式流量计。它是实验室常用的一种仪器，其构造主要由圆鼓形壳
一、判断题（共11道小题，共55.0分） 1.在一个图中，如果每两个结点之间都有一条通路，则叫做连通图。 A. 正确 B. 错误 2. 3.网络管理从原来传统的人工方式发展到现代化的自动方式的过程分为两 个阶段：第一阶段是从人工的分散的管理向自动的集中管理方式发展；第二阶段是从分离的多系统管理方式向综合的电信管理网发展。 A. 正确 B. 错误 4. 5.网络管理的目标是：使全网达到尽可能高的呼叫损失率，使网络设备和设 施在任何情况下都能发挥出最大的运行效益。 A. 正确 B. 错误 6. 7.网络管理协议是管理实体和被管网络单元之间相互传送管理信息的规约。 A. 正确 B. 错误
8. 9.面向整个对象的操作是为了提取或修改对象的一个或多个属性。 A. 正确 B. 错误 10. 11.管理信息服务是由对等的开放系统中的应用进程所调用，用来交换管理信 息和管理命令，以实现系统管理。 A. 正确 B. 错误 12. 13.SNMP是一个异步的请求／响应协议，也就是说在SNMP的请求响应之间没 有必然的时间顺序关系。 A. 正确 B. 错误 14. 15.在OSI七层模型中，第一层即最底层是数据链路层。 A. 正确 B. 错误
16. 17.对象类是由具有相同属性和值的对象组成。 A. 正确 B. 错误 18. 19.网络管理人员想要获知有关设备和设施的工作状态和工作参数，除了查询 管理信息库之外，还需要查询其他的相关硬件设施。 A. 正确 B. 错误 20. 21.协作管理是集中式网络管理方式的一种。 A. 正确 B. 错误 22. 二、多项选择题（共7道小题，共35.0分）
气体流量和流速及与压力的关系 流量以流量公式或者计量单位划分有三种形式： 体积流量：以体积/时间或者容积/时间表示的流量。如：m3/h ,l/h 体积流量（Q）＝平均流速（v）×管道截面积（A） 质量流量：以质量/时间表示的流量。如：kg/h 质量流量（M）＝介质密度（ρ）×体积流量（Q） ＝介质密度（ρ）×平均流速（v）×管道截面积（A） 重量流量：以力/时间表示的流量。如kgf/h 重量流量（G）＝介质重度（γ）×体积流量（Q） ＝介质密度（ρ）×重力加速度（g）×体积流量（Q） ＝重力加速度（g）×质量流量（M） 气体流量与压力的关系 气体流量和压力是没有关系的。 所谓压力实际应该是节流装置或者流量测量元件得出的差压，而不是流体介质对于管道的静压。这点一定要弄清楚。举个最简单的反例：一根管道，彻底堵塞了，流量是0 ，那么压力能是0吗？好的，那么我们将这个堵塞部位开1个小孔，产生很小的流量，（孔很小啊），流量不是0了。然后我们加大入口压力使得管道压力保持原有量，此刻就矛盾了，压力还是那么多，但是流量已经不是0了。因此，气体流量和压力是没有关系的。 流体(包括气体和液体)的流量与压力的关系可以用流体力学里的-伯努利方程-来表达: p+ρgz+(1/2)*ρv^2=C 式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度.z 为垂直方向高度;g为重力加速度,C是不变的常数。 对于气体，可忽略重力，方程简化为: p+(1/2)*ρv ^2=C 那么对于你的问题,同一个管道水和水银,要求重量相同,那么水的重量是G1=Q1 *v1,Q1是水流量,v1是水速. 所以G1=G2 ->Q1*v1=Q2*v2->v1/v2=Q2/Q1 p1+(1 /2)*ρ1*v1 ^2=C p2+(1/2)*ρ2*v2 ^2=C ->(C-p1)/(C-p2)=ρ1*v1/ρ2*v2 -> (C-p1)/(C-p2)=ρ1*v1/ρ2*v2=Q2/Q1 ->(C-p1)/(C-p2)=Q2/Q1 因此对于你的问题要求最后流出的重量相同,根据推导可以发现这种情况下,流量是由压力决定的,因为p1如果很大的话,那么Q1可以很小,p1如果很小的话Q1就必须大.
气体质量流量计控制器知识 气体质量流量控制器（MFC）与气体质量流量计（MFM），MFC是带有控制气体质量流量的装置，而MFM 是不具有控制气体质量流量功能的装置。 首先区分一下 MFC为Mass Flow Controller的缩写，即质量流量控制。流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是科里奥利在1832年研究水轮机时发现的，简称科氏力。质量流量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的T型振管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作往复周期振动，工业过程的流体介质流经传感器的振动管，就会在振管上产生科氏力效应，使两根振管扭转振动，安装在振管两端的拾振线圈将产生相位不同的两组信号，这两个信号差与流经传感器的流体质量流量成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流量。不同的介质流经传感器时，振管的主振频率不同，据此解算出介质密度。安装在传感器器振管上的铂电阻可间接测量介质的温度。 质量流量计直接测量通过流量计的介质的质量流量,还可测量介质的密度及间接测量介质的温度。由于变送器是以单片机为核心的智能仪表，因此可根据上述三个基本量而导出十几种参数供用户使用。质量流量计组态灵活，功能强大,性能价格比高，是新一代流量仪表。 测量管道内质量流量的流量测量仪表。在被测流体处于压力、温度等参数变化很大的条件下，若仅测量体积流量，则会因为流体密度的变化带来很大的测量误差。在容积式和差压式流量计中，被测流体的密度可能变化30%，这会使流量产生30～40%的误差。随着自动化水平的提高，许多生产过程都对流量测量提出了新的要求。化学反应过程是受原料的质量(而不是体积)控制的。蒸气、空气流的加热、冷却效应也是与质量流量成比例的。产品质量的严格控制、精确的成本核算、飞机和导弹的燃料量控制，也都需要精确的质量流量测量。因此质量流量计是一种重要的流量测量仪表。 质量流量计可分为两类：一类是直接式，即直接输出质量流量；另一类为间接式或推导式，如应用超声流量计和密度计组合，对它们的输出再进行乘法运算以得出质量流量。 直接式质量流量计 直接式质量流量计有多种类型，如量热式、角动量式、陀螺式和双叶轮式等。 (1) 主要参数: 质量流量精度: ±0.002×流量±零点漂移 密度测量精度: ±0.003g/cm3 密度测量范围: 0.5~1.5g/cm3 温度测量范围: ±1°C (2) 传感器相关数据: 环境温度: －40~60°C
液压与气动技术习题集（附答案） 第四章液压控制阀 一．填空题 1.单向阀的作用是控制液流沿一个方向流动。对单向阀的性能要求是：油液通过时，压力损失小；反向截止时，密封性能好。 2.单向阀中的弹簧意在克服阀芯的摩檫力和惯性力使其灵活复位。当背压阀用时，应改变弹簧的刚度。 3.机动换向阀利用运动部件上的撞块或凸轮压下阀芯使油路换向，换向时其阀芯移动速度可以控制，故换向平稳，位置精度高。它必须安装在运动部件运动过程中接触到的位置。 4.三位换向阀处于中间位置时，其油口P、A、B、T间的通路有各种不同的联接形式，以适应各种不同的工作要求，将这种位置时的内部通路形式称为三位换向阀的中位机能。为使单杆卧式液压缸呈“浮动”状态、且泵不卸荷，可选用 Y型中位机能换向阀。 5.电液动换向阀中的先导阀是电磁换向阀，其中位机能是“Y”，型，意在保证主滑阀换向中的灵敏度（或响应速度）；而控制油路中的“可调节流口”是为了调节主阀的换向速度。 6.三位阀两端的弹簧是为了克服阀芯的摩檫力和惯性力使其灵活复位，并（在位置上）对中。 7.为实现系统卸荷、缸锁紧换向阀中位机能（“M”、“P”、“O”、“H”、“Y”）可选用其中的“M”，型；为使单杆卧式液压缸呈“浮动”状态、且泵不卸荷，中位机能可选用“Y”。型。 8.液压控制阀按其作用通常可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。 9.在先导式减压阀工作时，先导阀的作用主要是调压，而主阀的作用主要是减压。10．溢流阀的进口压力随流量变化而波动的性能称为压力流量特性，性能的好坏用调压偏差或开启压力比、闭合压力比评价。显然（p s—p k）、（p s—p B）小好， n k和n b大好。 11．将压力阀的调压弹簧全部放松，阀通过额定流量时，进油腔和回油腔压力的差值称为阀的压力损失，而溢流阀的调定压力是指溢流阀达到额定流量时所对应的压力值。 12．溢流阀调定压力P Y的含义是溢流阀流过额定流量时所对应的压力值；开启比指的是开启压力与调定压力的比值，它是衡量溢流阀静态性能的指标，其值 越大越好。 13．溢流阀应用在定量泵节流调速回路中起溢流稳压作用，这时阀口是常开的；而应用在容
Aalborg Instruments & Controls, Inc是世界上著名的气体质量流量计/控制气的生产厂家，其产品广泛用于微电子工艺、真空镀膜、材料科学、石油化工、医药、环保等领域 AF型质量流量控制器是为显示和控制气体流量而设计的。 设计性能： 1.不锈钢构造 2.最大压力500psig(34.5bars) 3.0~5Vdc或4~20mA信号 4.集成漏率1*10-9sml/sec (He) 5.精确度±1%F.S 6.备选总量计数器 7.具电路保护功能 工作原理： 测量的气体被分流到两个气体通道内,一支通过主要流通 管;另一支通过一根毛细感应管,两根流量管道的确保了气体流 动为粘滞流，流量的比例确保稳定不变 感应管里的两根高精度温度感应线圈被加热, 当气体流 动开始后,气体携带热量从上游线圈到下游线圈,结果使感应线圈电阻的变化同温度微分值成比例关系惠斯登桥用来检监测感应线圈的阻抗梯度对应的温度变化的线性关系，从而获得瞬间气流速率。 0~5Vdc,4~20mA输出信号的产生给出以被测量的气体的流速为基础的分子质量。 在AFC质量流量控制器里,气体流经一个带可调口径的比例电磁阀,闭环控制回路不断的监测气体的流出量，从而使气体的流速控制在设定值。 在一定范围内,流速不受温度和压力变化的影响。 AFC质量流量控制器内置一个允许气体流速在允许的范围内设定任何目标值的电磁阀，该电磁阀在通常的情况下是关闭以确保在停电时气体是关闭的。 AF质量流量控制器可控制的流量范围是10sccm~100LPM[N2]，气体通过1/4”, 3/8”,可选择性的1/8”的压缩接头接通。 传感器电源输入端口受保险丝和电极性保护 漏率： 氦气最大值漏率为1*10-9smL/sec。 质量流量计系统： 整套质量流量计系统包含有控制模块、传感器、电缆，控制模块包含合适的电源供应, 3-1/2“的LED 数字显示面板和高精度的电位计.可选RS-232和RS-485标准外部接口。 在控制模块的前面板上的开关,选择LOCAL或REMOTE参考信号,类似的输出可以通过9针的快速连接器方便的获得.
高压气井动态控压固井新技术及应用 发表时间：2018-11-14T20:39:03.023Z 来源：《基层建设》2018年第28期作者：陈婉怡 [导读] 摘要：钻井过程中井底压力的稳定是保障井控安全的基础，但是由于地质条件可预知性差，特别是在窄安全密度窗口地层中，钻井过程中的起下钻、活动钻具、接单根以及泵入排量的变化均会引起较大的井底压力波动，导致井漏、井涌等问题，增加非生产时间，导致勘探开发费用大幅度提高。 中海油田服务股份有限公司天津 300459 摘要：钻井过程中井底压力的稳定是保障井控安全的基础，但是由于地质条件可预知性差，特别是在窄安全密度窗口地层中，钻井过程中的起下钻、活动钻具、接单根以及泵入排量的变化均会引起较大的井底压力波动，导致井漏、井涌等问题，增加非生产时间，导致勘探开发费用大幅度提高。常规的钻井工艺过程中，主要通过改变钻井液密度实现环空压力的控制，但该处理措施一般耗时较长，容易使复杂情况恶化，而且需要额外的钻井液添加剂，增加了作业成本；另外，在窄密度窗口地层（如裂缝性漏失地层）中钻进时，安全钻井液密度窗口往往不到0.02g/cm3，而环空循环摩阻通常在0.03-0.15g/cm3之间，因此极易发生开泵漏失、停泵溢流的复杂情况。为此，文章对高压气井动态控压固井新技术及应用方面进行分析，具有重要的现实意义。 关键词：动态控压；新技术；固定 引言：控压钻进是实现井底压力快速地稳定在安全钻井液密度窗口内的重要钻井工艺技术，自动节流管汇是实施该技术的关键。综合考虑控压钻井工艺要求和海上钻井平台面积有限的局限性，设计一种具有层式空间结构的撬装自动节流管汇，并配套设计液压控制系统。该自动节流管汇是一套集压力、流量、温度等参数采集和井口回压控制于一体的自动化系统，具有节流控压、压力补偿、放喷、流量和压力监测等功能，而且优化了阀件布置，大大降低了整套设备的占地面积，提高了设备通用性，为海上控压钻井技术的应用和设备配套提供了借鉴。 一、控压钻井节流控制原理 常规钻井主要通过调整钻井液密度，继而改变静液柱压力，实现井底压力的改变，但该处理方法一般耗时较长。考虑在井口处施加一定的回压，通过改变也能起到改变井底压力的目的，这就是所谓的控压钻井，由于压力改变为机械波传播速度，井底压力调控速度较快。控压钻井的实质是在井口处安装一定的节流装置，通过对井底压力的实时监测、水力参数的分析计算，对节流装置的开度进行精确调整，改变钻井液流过该装置时产生的节流压差，从而在井口环空处的产生一定的回压，最终影响井底压力。控压钻井自动控制的对象是回压值。根据钻井过程中钻井液的循环状态，钻井施工可以分为钻进或循环、停泵、开泵和停止循环四种工况，为了实现不同工况下的安全高效钻进，有必要保持井底压力的恒定。 二、控压钻井自动节流管汇设计 自动节流管汇是控压钻井技术的执行机构，决定着控压钻井作业的成败。在钻井过程中，由于受钻井工况、设备及施工操作等因素的影响，井眼环空压力经常发生变化，并且各影响因素（如井眼轨迹、钻压、转速）之间相互关联、相互作用。要实现井底压力的快速准确控制，必须具备一整套集压力、流量、温度等参数采集和井口回压控制于一体的自动节流管汇，要求该管汇具备以下基本功能：第一，正常钻进时，能够利用节流作用在井口套管环空处形成回压；第二，停止循环时，能够利用回压泵形成小循环，在井口环空处形成回压；第三，能够实时准确监测钻井液返出量；第四，发生紧急情况时，具有放喷功能。由于海上钻井平台面积有限，为了节省管汇安装空间和满足海上控压钻井的需要，作者采用了层式空间撬装结构设计，顶层包括液动节流阀A、液动节流阀B、1个流量计、3个四通和2个手动板阀；中间层包括液动板阀A和3个手动板阀；底层包括液动板阀B、手动板阀C、手动板阀D、5个四通、1个单向阀、1个岩屑过滤装置和1个压力传感器。管汇与外部设备及管汇内部设备间的连接及安装如下图所示，顶层和中层的设备按图中箭头所示向上翻转，该管汇与控制柜等配套设备安装在撬装底座上，结构合理而紧凑，不仅满足了节流、压力补偿、流量监测和放喷等工艺需要，而且便于运输安装及海上平台安装使用，有效节省管汇占地面积（中石油钻井院研制的精细控压钻井自动节流管汇占地面积14.63m2，与其相比减少近5m2），扩展了控压钻井的应用范围。 节流管汇示意图如下： 为了适用于海洋平台环境及场地要求，该液控系统的高压管路材质选用316L不锈钢，集中组装在控制柜内，与节流管汇一起安装在撬装底座上。该系统额定工作压力为10.5MPa，采用一台气动液泵和一台手动泵为系统提供液压源，通过蓄能器为系统保压，以维持各阀的正常工作及换向关闭，而且能够实现超压（≥23.5MPa）自动排放功能，以维持各阀的正常开启。该系统可通过远程自动控制、本地手动控制两种模式精确控制两只液动节流阀和两只液动平板阀的开关，而且为了保证操作安全，远控和手动控制具有互锁功能。第一，远程控制模式。通过计算机采用电控液方式控制高压液压油导通或关闭，从而对管线系统进行控制，实现对两只液动节流阀和两只液动平板阀开关的远程控制。第二，本地手动控制模式。若计算机控制系统出现问题，可以通过控制柜面板手动调节节流阀开度和平板闸阀的开关，本地控制采用液动换向阀直接控制液压回路，实现通道的切换和阀门开度的调节。自动节流管汇液控系统的回路设计主要包括气体回路、节流阀控制回路、平板阀控制回路。其中，气体回路。气体回路采用干净干燥的压缩气体，主要用于驱动气动液体增压泵的启停、调节气动增压泵的输出压力等。节流阀控制回路。节流阀控制是整个液控系统设计的关键，需要确保钻进期间井底压力的伺服控制。管汇中有两个液控节流阀YJ1_top和YJ2_top，要求能够同时对两个节流阀进行独立控制，因此，设计了两个相同的节流阀控制回路。自动控制时，节流阀阀位传感器接收信号，计算机自动控制比例电磁阀的阀芯开口度，调整高压液体的流量，可实现管汇节流阀开大或关小的速度及位置。现场手动控制时，能够手动控制三位四通换向阀，可控制高压液体进入节流阀上腔（或下腔），同时节流阀下腔（或上腔）的回油流回回液
（1）差压式流量计 差压式流量计是以伯努利方程和流体连续性方程为依据，根据节流原理，当流体 流经节流件时（如标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、经典文丘利嘴、文丘利喷嘴等），在其前后产生压差，此差压值与该流量的平方成正比。在差压式流量计中，因标准孔板节流装置差压流量计结构简单、制造成本低、研究最充分、已标准化而得到最广泛的应用。孔板流量计理论流量计算公式为： 式中，qf为工况下的体积流量，m3/s；c为流出系数，无量钢；P =d/D,无量钢; d为工况下孔板内径，mm D为工况下上游管道内径，mm ￡为可膨胀系数，无量钢；△ P为孔板前后的差压值，Pa；P 1为工况下流体的密度，kg/m3。 对于天然气而言，在标准状态下天然气积流量的实用计算公式为: 眇=九G ?护F G￡迅号Jpi如 式中，qn为标准状态下天然气体积流量，m3/s；As为秒计量系数，视采用计量单位而定，此式As=3.1794X lO-6 ; c为流出系数；E为渐近速度系数；d为工况下孔板内径，mm FG为相对密度系数，￡为可膨胀系数；FZ为超压缩因子；FT 为流动湿度系数；pi为孔板上游侧取压孔气流绝对静压，MPa △ P为气流流经 孔板时产生的差压，Pa。 差压式流量计一般由节流装置（节流件、测量管、直管段、流动调整器、取压管路）和差压计组成，对工况变化、准确度要求高的场合则需配置压力计（传感器或变送器）、温度计（传感器或变送器）流量计算机，组分不稳定时还需要配置在线密度计（或色谱仪）等。 （2）速度式流量计 速度式流量计是以直接测量封闭管道中满管流动速度为原理的一类流量计。工业应用中主要有： ①涡轮流量计：当流体流经涡轮流量传感器时，在流体推力作用下涡轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，涡轮转动周期地改变磁电转换器的磁阻值，检测线圈中的磁通随之发生周期性变化，产生周期性的电脉冲信号。在一定的流量（雷诺数）范围内，该电脉冲信号与流经涡轮流量传感器处流体的体积流量成正比。涡轮流量计的理论流量方程为： 式中n为涡轮转速；qv为体积流量；A为流体物性（密度、粘度等），涡轮结构参数（涡轮倾角、涡轮直径、流道截面积等）有关的参数；B为与涡轮顶隙、流 体流速分布有关的系数；C为与摩擦力矩有关的系数。 ②涡街流量计：在流体中安放非流线型旋涡发生体，流体在旋涡发生体两侧交 替地分离释放出两列规则的交替排列的旋涡涡街。在一定的流量（雷诺数）范围内，旋涡的分离频率与流经涡街流量传感器处流体的体积流量成正比。涡街流量计的理论流量方程
气体质量流量控制器和流量计工作原理 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(无需温度和压力补偿)。将传感器加热电桥测得的流量信号送入放大器放大，放大后的流量测量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，通过闭环控制来控制通过的流量，并使之与设定的流量相等。分流器决定主通道的流量。 左图为MFC和流量显示仪连接后的工作原理图： （将该地址复制粘贴到网叶地址栏里） 控制器输出的流量检测到的电压与流过通道的气体质量成正比。满量程检测输出电压为5VDC。气体质量流量控制器的检测范围为2~100%满刻度（量程比为50：1），流量分辨率为 0.1%满刻度。 注意: 气体质量流量控制器的“阀控”线置于“清洗”位时也可以当成气体质量流量计使用。这时，流量检测输出电压的输出值可能达到10VDC以上。需要注意的是，一旦输出电压超过5VDC，流量检测电压和实际通过的流量不成线性对应关系。清洗时，流量显示是不准确的，而且还可能出现流量增大、显示减小的现象，但这些不会损坏质量流量控制器。 2、气体质量流量计和气体质量流量控制器结构 （将该地址复制粘贴到网叶地址栏里） 气体质量流量计含流量传感器、分流器通道和流量放大、线性化及温度补偿电路组成。增加电磁阀和PID控制电路就构成了流量控制器。 3、气体质量流量控制器和气体质量流量计的应用范围 MFC和MFM可广泛地应用于石油化工、半导体和集成电路、特种材料学科、医药、环保和真空等多种领域的科学研究和生产中，其典型应用有：
电子工艺设备，如氧化、CV D、扩散、外延、等离子蚀刻、离子注入和溅射，以及微反应装置、配气和混气系统、镀膜设备、光纤熔炼、气相色谱仪以及其它分析仪器。 应用对象： 质量流量控制器应用系统集成商、特殊气体厂商、真空元件供应商、真空系统集成商、特殊气体厂商、真空元件供应商、真空系统集成商、电池系统集成商、生化系统集成商、气体装配流水线集成商、大学实验室、气体公司、研
https://www.doczj.com/doc/b413485193.html, HTYSP-H油色谱分析仪 色谱分析仪气体流量控制的操作 本仪器可以采用机械阀或EPC、EFC模块控制气路的流量或压力。 3.2.1机械阀控制流量的操作 载气气路先经稳压阀稳压，压力稳定在3.5kg/cm2左右（出厂时已调整好，用户不可自行调整！），然后经稳流阀输出流量恒定的载气。 调节“载气Ⅰ”或“载气Ⅱ”流量调节阀即可调节载气Ⅰ或Ⅱ的流量。
https://www.doczj.com/doc/b413485193.html, HTYSP-H油色谱分析仪调节“柱前压”调节阀，压力表指示相应的柱前载气压力。 空气气路经稳压阀稳压，结合固定气阻输出一定流量的空气。在表压0.1Mpa时流量约为400ml/min。请参照仪器附带空气压力—流量曲线图。 空气压力—流量曲线示意图 氢气气路经稳压阀稳压，结合固定气阻输出一定流量的氢气。在表压0.1Mpa时流量约为40ml/min。请参照仪器附带氢气压力—流量曲线图。 氢气压力—流量曲线示意图
https://www.doczj.com/doc/b413485193.html, HTYSP-H油色谱分析仪注：当装有选配的电子压力、流量测量模块时，可直接从仪器中读出压力和流量数值，无需再核对上述曲线。 3.2.2EPC&EFC模块控制流量的操作 本仪器可以选配EPC、EFC模块控制气路的流量或压力。 EPC、EFC模块操作均采用键盘或控制工作站数字设定。请参见相应说明。 相关资料下载：https://www.doczj.com/doc/b413485193.html,/686/index.html 相关产品图集：https://www.doczj.com/doc/b413485193.html,/686/index.html#content 产品视频介绍：https://www.doczj.com/doc/b413485193.html,/686/index.html#video 产品说明书：https://www.doczj.com/doc/b413485193.html,/686/file/686.pdf
GF Series MG/MR GAS&FLOW Exchange Data ISSUED BY WALTON N2O2Ar He SiH4BCl3CH4 SH403-103-105-145-143-63-33-8 SH4111-3011-3015-4215-427-184-109-23 SH4231-9231-9243-12943-12819-5611-3124-71 SH4393-28093-280130-400129-40057-17032-9472-215 SH44281-860281-860401-1214401-1194171-52395-289216-660 SH45861-2600861-26001215-36711195-3609524-1581290-874661-2000 SH462601-72002601-72003672-100003610-105001582-4500875-23002001-5700 SH477201-150007201-1500010001-2000010501-250004501-92002301-43005701-12500 SH4815001-3000015001-3000020001-3000025001-500009201-1850012501-25000 SH4930001-4000030001-3700030001-3350050001-9500025001-42000 SH5040001-5000037001-500033501-50000 SF6C3F8Si2H6C4F8CH3F NH3SiH2Cl2 SH40----3-33-73-83-3 SH413-83-54-103-58-229-244-10 SH429-256-1611-306-1623-6725-7311-29 SH4326-7717-5031-9217-5068-20474-22330-89 SH4478-23751-15493-28251-154205-625224-68590-273 SH45238-715155-465283-853155-465626-1890686-2072274-824 SH46716-1900466-1250854-2400466-12001891-52002073-6000825-2200 SH471901-37501251-24002401-47001201-23005201-105006001-125002201-4200 SH483751-75002401-48004701-95002301-460010501-2100012501-250004201-8500 SH4925001-42000 SH50 NF3NO CHF3CF4SiF4PH3H2 SH403-53-103-53-43-43-73-10 SH416-1511-306-165-135-118-2211-30 SH4216-4631-9217-4814-4012-3423-6731-92 SH4347-14093-28049-14541-12135-10368-20493-280 SH44141-430281-860146-445122-372104-316205-625281-860 SH45431-1300861-2600446-1344373-1123317-1000626-1890861-2600 SH461301-36002601-72001345-37001124-31001001-26001891-52002601-7500 SH473601-72007201-150003701-72003101-61002601-52005201-105007501-18000 SH487201-1450015001-300007201-150006101-122005201-1040018001-36000 SH4936001-69000 SH50 Cl2HBr N2O GeH4BF3CO2CO SH403-63-83-73-63-53-73-10 SH417-199-258-217-176-168-2211-30 SH4220-5726-7722-6518-5317-5023-6931-92 SH4358-17378-23566-20054-16151-15070-20993-280 SH44174-531236-723201-611162-495151-457210-642281-860 SH45532-1604724-2187612-1849496-1500458-1381643-1942861-2600 SH461605-50002188-58001850-51001501-40001382-38001943-53002601-7200 SH475001-96005801-110005101-100004001-80003801-76005301-105007201-15000 SH489601-1900010001-200008001-1600010501-2100015001-30000 SH4920001-2600021001-2600030001-40000 SH5026001-3300026001-3500040001-50000