氮气流量控制与节能装置的安装与调试
【摘要】随着科技的发展，工业制造行业的生产方式也在发生着巨大的变化。人们对电子产品的强烈需求，给电子生产商带来了巨大的市场。氮气的使用也在电子生产行业愈加广泛。本文介绍了一种全新的氮气流量监控节能控制装置。自动化控制氮气在实际生产时的使用量。通过装置设计理念有一个初步的了解，再根据对装置的安装调试进而更加详细的了解此装置的结构以及如何达到对节能的目的，最后通过了解此装置的应用场所和发展前景来展望本装置的未来。
目录
引言 1
一、ECN2设备介绍 2
二、ECN2设备的设计工艺 2
（一）流量计的组成原件及其特点 2
（二）流量控制器的组成原件及其特点 5
三、ENC2设备的安装以及注意事项 7
（一）氮气流量计的安装接法 7
（二）流量控制器的实际工作环境安装 7
（三）设备安装过程注意事项 9
四、ECN2的设备质量检验与调试 10
（一）ECN2设备密封和仪表数据参数的出厂设定检查 10
（二）ECN2的参数设定方法 10
（三）ECN2的现场调试使用 12
五、 常见问题以及处理方案 13
总结 15
致谢词 16
参考文献 17
引言
氮气作为一种惰性气体，在PCB生产过程中扮演着极其重要的角色。目前电子厂中所用到的回流焊炉在焊接时，氮气的浓度影响着PCB板的质量。因此，氮气流量计的应用在行业内也越来越广泛，品种也越来越多。
目前的充氮回流焊炉，在使用氮气充氮进行焊接时，炉膛内的氮气纯度，是依照手动阀门来调整炉膛内的氮气纯度；在不同的工作状态下，回流焊炉里面的氮气纯度也跟着不同，现已知技术中的控制方式并无法依据当时的工作状态调节回流焊炉内的氮气纯度；人工操作的不连续性，无法实时依据所需要的工作状态做调整，在调整完后的一段时间，氮气的纯度会随着时间下降，唯有等下次调整时才能将氮气纯度往上提升。因此传统的流量控制监测装置大大影响了生产的灵活性和设备的自动化程度。
本课题论述了一种全新的氮气流量控制节能装置，对设备的发明与安装都是一种全新设计理念，以解决传统设计
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
上的缺陷。通过对此装置设计思路的介绍，初步了解本公司发明的流量控制装置ECN2设备。以及对装置的安装调试进一步了解本装置如何达到节能控制。
本论文通过对氮气控制与节能装置的设计、组装、成品质量检测、装置的安装调试使得装置达到设计目的。氮气流量控制与节能装置是一款集气动学，自动化，PLC为一体的现代先进气体控制产品，在氮气需求量的与日俱增和国家节能生产的背景下，ECN2的发展前景一片光明。
一、ECN2设备介绍
ECN2是一款及氮气流量监测和氮气流量自动控制的一个组合装置。它由两部分组成：流量计和氮气流量控制器。多功能流量计由多个传感器组成，实时监测氮气的各项参数，如瞬时流量、差压、温度、压力等；氮气流量控制器由多功能氧气分析仪和一个控制箱组成，可设定回流焊炉内需要的含氮量，自动调节到要求的浓度，控制流量以达到节省氮气使用量。依照实际测试的数据，可以节省15~50%的氮气使用量。应用精准的气体控制系统及合理的结构，可达到数据直接获取、安全平稳可靠、设备设定简单、全自动控制、无须人员操作的优点。
其工作原理是通过氧气分析仪的Sensor控制电磁阀的开闭动作：Sensor1和 Sensor2用于监视回流焊炉上PCB板的状况，只有当PCB流过两个监测点后才表示有PCB板需要焊接，否则视为干扰。氧分仪内部可设置氧含量数值范围：HH/HL/LH/LL，当氧含量在HL和LH之间时，电磁阀得到信号进行开闭动作。控制氮气量。当没有PCB计时超过设定值T时所有电磁阀全部关闭，以节省氮气。当氧含量低于LL时，氧分仪自动传输信号关闭电磁阀F1或是F2。电磁阀关闭，氧含量瞬间升高。一旦Sensor感应到PCB板经过，则迅速传输信号给氧分仪，氧分仪判断信号并且打开打开电磁阀进行及时补气。当氧含量小于HH时关闭F4，控制器进入自动控制状态。Sensor1和Sensor2必须为干触点，工作电源由控制器提供12VDC。如图11所示。
图11 ECN2原理结构图
二、ECN2设备的设计工艺
（一）流量计的组成原件及其特点
流量计从左至右依次由液晶流量（热能）积算控制仪、法兰卡装式涡街流量计、压力传感器、温度传感器组成。如图21所示。
图21流量计图
液晶流量（热能）积算控制仪（如图22所示）能与各种流量传感器或变送器、温度传感器和压力变送器搭配起来合作使用，整合各项数据于控制仪的显示屏上。智能流量积算仪可用于各种液体、蒸汽、天然气、一般气体等流量参数的测量显示、累积计算、变送输出、报警控制、数据采集及通讯。它采用万能无跳线输入技术，使每台仪表仅通过简单快捷的参数设置，即可适配各种分度号。大大提高了仪表的多用性与可靠性。其流量系数K的自动演算具有多种输入信号功能，可配接各种差压、压力及频率式流量传感器（如涡街、涡轮、孔板等）,可自由选择多种补偿方式。
图22液晶流量（热能）积算控制仪
涡街流量计（如图23所示）是根据卡门漩涡原理研究生产的。它是在表体中设置一个非流线型的漩涡发生体，然后从漩涡发生腔的两侧交替产生两列有规律的漩涡，这种漩涡即被称为卡曼漩涡。设定漩涡的发生频率为f，被测量的介质来流的平均速度是V，漩涡发生体迎流面宽度为d，它们之间的关系为：f=StV/d。其中f为发生体一侧产生的漩涡频率HZ，St为劳斯特哈尔数，V为流体的平均流动速度（m/s），d为漩涡发生体的宽度（m）。涡街流量计的主要用途是工业管道介质流体的流量测量，介质有气体，蒸汽等。其特点是压力损失小、量程范围大、精度高，可在40℃～+400℃的温度范围内工作。广泛应用于工业生产过程、能源计量等行业的气体蒸汽和液体的测量和计量。
涡街流量计的外观设计构造有四种：法兰卡装式涡街、法兰连接式涡街、球阀插入式涡街和简易插入式涡街。本次课题用的是法兰卡装式涡街，它是将配对的法兰焊接在管道上，将仪表安装在配对法兰的卡槽内，用贯穿螺栓紧固法兰夹紧仪表，这是最常见的一种安装方式。如图24所示。
图23涡街流量计的结构图
图24 涡街流量计安装结构图
温度传感器最常用有热电偶和热电阻两种。本设备采用的是热电阻测温传感器，其中热电阻是检测温度的核心原件。它是根据物体（常见的是特定的金属或是半导体材料）的导电率随着温度的变化而变化的原理制作而成。它的阻值和温度的变化成正比关系，而且是随着温度的上升均匀增长的。由于温度的均匀增长的这一特性，所以测量温度的过程其实就是一个测量点上的热电偶的阻值的变化过程。然后感温原件将模拟量在接线板上转化为数字信号通过数据线传入液晶流量控制仪上统一显示参数。如图24所示。
目录
引言 1
一、ECN2设备介绍 2
二、ECN2设备的设计工艺 2
（一）流量计的组成原件及其特点 2
（二）流量控制器的组成原件及其特点 5
三、ENC2设备的安装以及注意事项 7
（一）氮气流量计的安装接法 7
（二）流量控制器的实际工作环境安装 7
（三）设备安装过程注意事项 9
四、ECN2的设备质量检验与调试 10
（一）ECN2设备密封和仪表数据参数的出厂设定检查 10
（二）ECN2的参数设定方法 10
（三）ECN2的现场调试使用 12
五、 常见问题以及处理方案 13
总结 15
致谢词 16
参考文献 17
引言
氮气作为一种惰性气体，在PCB生产过程中扮演着极其重要的角色。目前电子厂中所用到的回流焊炉在焊接时，氮气的浓度影响着PCB板的质量。因此，氮气流量计的应用在行业内也越来越广泛，品种也越来越多。
目前的充氮回流焊炉，在使用氮气充氮进行焊接时，炉膛内的氮气纯度，是依照手动阀门来调整炉膛内的氮气纯度；在不同的工作状态下，回流焊炉里面的氮气纯度也跟着不同，现已知技术中的控制方式并无法依据当时的工作状态调节回流焊炉内的氮气纯度；人工操作的不连续性，无法实时依据所需要的工作状态做调整，在调整完后的一段时间，氮气的纯度会随着时间下降，唯有等下次调整时才能将氮气纯度往上提升。因此传统的流量控制监测装置大大影响了生产的灵活性和设备的自动化程度。
本课题论述了一种全新的氮气流量控制节能装置，对设备的发明与安装都是一种全新设计理念，以解决传统设计
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
上的缺陷。通过对此装置设计思路的介绍，初步了解本公司发明的流量控制装置ECN2设备。以及对装置的安装调试进一步了解本装置如何达到节能控制。
本论文通过对氮气控制与节能装置的设计、组装、成品质量检测、装置的安装调试使得装置达到设计目的。氮气流量控制与节能装置是一款集气动学，自动化，PLC为一体的现代先进气体控制产品，在氮气需求量的与日俱增和国家节能生产的背景下，ECN2的发展前景一片光明。
一、ECN2设备介绍
ECN2是一款及氮气流量监测和氮气流量自动控制的一个组合装置。它由两部分组成：流量计和氮气流量控制器。多功能流量计由多个传感器组成，实时监测氮气的各项参数，如瞬时流量、差压、温度、压力等；氮气流量控制器由多功能氧气分析仪和一个控制箱组成，可设定回流焊炉内需要的含氮量，自动调节到要求的浓度，控制流量以达到节省氮气使用量。依照实际测试的数据，可以节省15~50%的氮气使用量。应用精准的气体控制系统及合理的结构，可达到数据直接获取、安全平稳可靠、设备设定简单、全自动控制、无须人员操作的优点。
其工作原理是通过氧气分析仪的Sensor控制电磁阀的开闭动作：Sensor1和 Sensor2用于监视回流焊炉上PCB板的状况，只有当PCB流过两个监测点后才表示有PCB板需要焊接，否则视为干扰。氧分仪内部可设置氧含量数值范围：HH/HL/LH/LL，当氧含量在HL和LH之间时，电磁阀得到信号进行开闭动作。控制氮气量。当没有PCB计时超过设定值T时所有电磁阀全部关闭，以节省氮气。当氧含量低于LL时，氧分仪自动传输信号关闭电磁阀F1或是F2。电磁阀关闭，氧含量瞬间升高。一旦Sensor感应到PCB板经过，则迅速传输信号给氧分仪，氧分仪判断信号并且打开打开电磁阀进行及时补气。当氧含量小于HH时关闭F4，控制器进入自动控制状态。Sensor1和Sensor2必须为干触点，工作电源由控制器提供12VDC。如图11所示。
图11 ECN2原理结构图
二、ECN2设备的设计工艺
（一）流量计的组成原件及其特点
流量计从左至右依次由液晶流量（热能）积算控制仪、法兰卡装式涡街流量计、压力传感器、温度传感器组成。如图21所示。
图21流量计图
液晶流量（热能）积算控制仪（如图22所示）能与各种流量传感器或变送器、温度传感器和压力变送器搭配起来合作使用，整合各项数据于控制仪的显示屏上。智能流量积算仪可用于各种液体、蒸汽、天然气、一般气体等流量参数的测量显示、累积计算、变送输出、报警控制、数据采集及通讯。它采用万能无跳线输入技术，使每台仪表仅通过简单快捷的参数设置，即可适配各种分度号。大大提高了仪表的多用性与可靠性。其流量系数K的自动演算具有多种输入信号功能，可配接各种差压、压力及频率式流量传感器（如涡街、涡轮、孔板等）,可自由选择多种补偿方式。
图22液晶流量（热能）积算控制仪
涡街流量计（如图23所示）是根据卡门漩涡原理研究生产的。它是在表体中设置一个非流线型的漩涡发生体，然后从漩涡发生腔的两侧交替产生两列有规律的漩涡，这种漩涡即被称为卡曼漩涡。设定漩涡的发生频率为f，被测量的介质来流的平均速度是V，漩涡发生体迎流面宽度为d，它们之间的关系为：f=StV/d。其中f为发生体一侧产生的漩涡频率HZ，St为劳斯特哈尔数，V为流体的平均流动速度（m/s），d为漩涡发生体的宽度（m）。涡街流量计的主要用途是工业管道介质流体的流量测量，介质有气体，蒸汽等。其特点是压力损失小、量程范围大、精度高，可在40℃～+400℃的温度范围内工作。广泛应用于工业生产过程、能源计量等行业的气体蒸汽和液体的测量和计量。
涡街流量计的外观设计构造有四种：法兰卡装式涡街、法兰连接式涡街、球阀插入式涡街和简易插入式涡街。本次课题用的是法兰卡装式涡街，它是将配对的法兰焊接在管道上，将仪表安装在配对法兰的卡槽内，用贯穿螺栓紧固法兰夹紧仪表，这是最常见的一种安装方式。如图24所示。
图23涡街流量计的结构图
图24 涡街流量计安装结构图
温度传感器最常用有热电偶和热电阻两种。本设备采用的是热电阻测温传感器，其中热电阻是检测温度的核心原件。它是根据物体（常见的是特定的金属或是半导体材料）的导电率随着温度的变化而变化的原理制作而成。它的阻值和温度的变化成正比关系，而且是随着温度的上升均匀增长的。由于温度的均匀增长的这一特性，所以测量温度的过程其实就是一个测量点上的热电偶的阻值的变化过程。然后感温原件将模拟量在接线板上转化为数字信号通过数据线传入液晶流量控制仪上统一显示参数。如图24所示。
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