低溫壓力控制

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低溫壓力控制

Equilibar® 背壓閥 (BPR) 提供了在極低溫和低溫應用時出色的壓力控制解決方案。低溫學涉及在非常低的溫度下使用和研究材料,通常意味著低於 -150°C。在這些低溫下,氮氣和氦氣等常見氣體會從氣態變成液態。液態氮和液態氦可用於冷凍其他材料,例如食品、組織樣本和電子產品。這些液化的氣體的溫度和壓力決定了是否可以成功使用它們的特性。

由於設計簡單,Equilibar背壓閥BPR 可輕鬆配置隔膜和 O 形圈,這些隔膜和 O 形環由適合低溫使用的材料製成,例如 PTFE。

應用重點:無線電天文學中的低溫壓力控制

2011年,哈佛-史密森天文物理中心的一名研究人員正在尋找減少電波望遠鏡設備低溫變化的方法。天文探測器包含在低溫恆溫器,低溫恆溫器是一種保持低溫的設備,以提高性能和效率。低溫恆溫器中的溫度偏差會降低檢測靈敏度。

低溫恆溫器溫度控制的傳統方法是從低溫冷卻器以約 350 psig 和 4 Kelvin 循環氦氣。在這種情況下平行安裝了Equilibar BPR,以允許一部分氦氣繞過低溫恆溫器並直接返回壓縮機。這導致了更精確的壓力控制,減少了溫度變化。



控制擠壓內的壓力
在擠出機中使用背壓調閥進行壓力控制

在許多管材和擠出應用中,保持尺寸至關重要且困難。如果擠壓材料的熱強度很小或容易黏在一起,那麼這個挑戰就很關鍵。為了增強控制,可以將空氣引入中心空間(內腔),但必須嚴格控制壓力,並且必須根據下游擾動(例如由切割機或鋸子以及捲繞過程中的變化引起的)進行自我調整。安裝Equilibar® 低壓控制系統來控制擠出物中的空氣壓力,可以精確控制尺寸,並允許更多可重複的過程啟動。

如圖所示,受控氣流從轉子流量計或針閥等來源引入擠出模具。最佳流量剛好大於預期的最大流量。 Equilibar精密背壓閥(BPR) 透過排出擠出過程中不必要的多餘氣體來明確控制模具壓力。背壓閥的開口剛好足以在模具處保持嚴密的壓力控制。 Equilibar BPR 的高流量和閃電般的快速響應可防止可能導致壁厚變化的瞬時壓力中斷。

Equilibar背壓閥是圓頂負載的,這意味著它可以從遠端訊號中獲取設定點。此示意圖顯示了一個電腦自動化過程,其中電子壓力調節器向Equilibar BPR 的圓頂提供設定點訊號。此壓力也可以透過手動調壓閥輕鬆提供。

玻璃吹製壓力控制應用

工業玻璃吹製製程與管材擠出製程有一些相同的挑戰。將熔融玻璃內的氣體壓力保持在規定值是至關重要的。然而,有幾種流動幹擾源容易造成壓力變化。由於氣體與非常熱的表面接觸時會迅速膨脹,因此傳統的減壓調節器或質量流量控制器無法提供足夠精確的壓力控制。高鹿的背壓閥用作精密玻璃吹製壓力控制系統,其方式與上述非常相似。透過調整GS 系列 BPR,實際上可以消除熱膨脹引起的高壓尖峰。



控制幫浦流量的方法

一種方法是透過從儲液罐設置再循環迴路(也稱為旁通管路,需安裝壓力旁通閥)來確保泵浦始終滿足其最小流量要求。當製程需求較低時,泵浦輸出仍將滿足最小流量要求。此過程中使用的閥門也可以稱為泵浦壓力維持閥。下圖顯示了用作壓力旁通閥的 Equilibar® 背壓閥 (BPV)。



另一種控制泵流量的方法是使用具有變速驅動器的泵,這反過來又會改變泵浦的流量。

控制泵浦流量的第三種方法是透過打開和關閉泵浦出口處的閥門來節流排放。在控制正排量幫浦排放的情況下,該技術用於防止幫浦打滑(也稱為幫浦失控)並具有脈動阻尼的額外好處。下圖顯示了Equilibar流量控制閥與控制正排量進料幫浦排放的流量變送器串聯。在非正排量幫浦的情況下,根據幫浦的特性性能曲線,對幫浦出口處的壓力進行節流會產生特定的流量。該方法描述如下。



非正排量幫浦的簡單幫浦流量控制

通常,為了控制幫浦的流量,使用複雜的 PID 迴路根據流量計的輸出對迴路進行電子控制。調節控制元件通常是升桿流量控制閥或幫浦馬達上的變頻驅動器。雖然這些方法是一種行之有效的控制泵浦流量的方法,但在某些應用中,這種設定並不理想。例如,腐蝕性介質可能需要非常昂貴的流量計技術。在這些情況下,使用Equilibar背壓調節器的更簡單的泵浦流量控制電路可能是首選。下圖的迴路使用一個背壓閥來設定從幫浦出來的流量。對於非正排量泵,也稱為旋轉葉輪或離心泵,輸出流量與泵的輸出壓力成反比。



當幫浦的輸出壓力低時,幫浦的輸出流量高。泵浦輸出壓力和泵浦輸出流量之間的這種關係顯示在泵浦的流量性能曲線上,也稱為 P-V 圖(見下圖)。對於每個壓力,幫浦只會提供一個特定的流量。因此,要控制離心泵的流量,只需將輸出壓力設定為 P-V 圖上允許泵浦提供所需流量的點。幫浦的輸出壓力使用背壓閥設定。一旦壓力設定好,流程的流速就確定了。背壓調節器 (BPR) 將透過進行調整來隔離下游系統中發生的任何變化,以將其入口壓力(泵浦的輸出壓力)保持在目標設定值。



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