2022.03.25
Contrôle précis du vide, de la température et de la vitesse de rotation pendant le séchage sous vide par micro-ondes (VMD)
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Contrôle précis du vide, de la température et de la vitesse de rotation pendant le séchage sous vide par micro-ondes (VMD)
Résumé : En se concentrant sur la recherche et l'équipement actuels en matière de technologie de séchage par micro-ondes sous vide local, les inconvénients sont un équipement de contrôle simple, un mauvais effet de contrôle du degré de vide et une faible qualité du produit. Cet article propose les solutions correspondantes et l'intégration du séchage sous vide par micro-ondes à l'aide d'une vanne de régulation de débit pneumatique proportionnelle de la série FC. Le contrôleur de degré de vide, de température et de vitesse de ce type est introduit, et la vanne de régulation de débit proportionnelle pneumatique résistante à la corrosion entraînée par un moteur pas à pas pour le réglage du débit de gaz est introduite, qui peut contrôler avec précision le processus de séchage sous vide par micro-ondes.
1. Question
Le séchage sous vide par micro-ondes est un nouveau type de technologie d’application de l’énergie par micro-ondes qui combine la technologie de chauffage par micro-ondes et la technologie du vide. Dans le processus de séchage des matériaux, la plage de température de séchage est généralement de 30 à 60 ℃ et la plage de degrés de vide est généralement de 0,01 à 95 kPa, ce qui présente les avantages d'un rendement de séchage élevé, d'une bonne qualité, d'un faible coût de traitement et d'une faible consommation d'énergie. De plus, lors du séchage à basse température et basse pression, la concentration en oxygène est faible et la réaction d'oxydation du matériau séché est affaiblie et ralentie, garantissant ainsi la saveur, l'apparence et la couleur du matériau, et il est facile de sécher à chaud. les matériaux sensibles, en particulier pour les extraits de médecine traditionnelle chinoise, les aliments carnés, les matières premières chimiques, le séchage à basse température des fruits et des produits agricoles présentent des avantages uniques.
Étant donné que la technologie de séchage sous vide par micro-ondes utilise le principe d'abaissement du point d'ébullition de l'eau sous basse pression et combine les caractéristiques de consommation d'énergie rapide, homogène et faible du chauffage par micro-ondes. Le degré de vide, la température et la vitesse de rotation sont les trois paramètres de contrôle clés dans l'application de la technologie de séchage sous vide par micro-ondes. Dans l'application locale actuelle de la technologie de séchage sous vide par micro-ondes, il existe généralement des problèmes tels qu'un équipement de contrôle grossier, un mauvais effet de contrôle du degré de vide et une faible qualité du produit, qui se reflètent principalement dans les aspects suivants :
(1) Pour différents matériaux, le degré de vide, la température et la vitesse de rotation requis dans le processus de séchage sont complètement différents. La plage de variation du degré de vide est très large, par exemple de 0,01 kPa à 95 kPa, il est donc nécessaire d'avoir une mesure précise et une mesure du degré de vide dans une large plage. Pour différents degrés de vide, différentes méthodes de contrôle sont nécessaires.
(2) Le changement du degré de vide aura un impact sérieux sur la température d'évaporation, et le changement de température après le chauffage par micro-ondes entraînera une augmentation rapide du degré de vide. Le degré de vide et la température sont un ensemble de variables qui s'influencent mutuellement. Afin de garantir la qualité du produit, le contrôle du degré de vide doit avoir un temps de réponse rapide, de sorte que le degré de vide dans le processus de séchage soit toujours constant et non affecté par les changements de température, et que le taux de fluctuation du degré de vide après l'homéostasie soit faible. Des expériences ont prouvé que l'utilisation d'une vanne de régulation de débit pneumatique proportionnelle peut obtenir l'effet souhaité.
(3) En plus de la nécessité de contrôler simultanément le degré de vide et la température (puissance de chauffage par micro-ondes), afin de garantir la stabilité des matériaux chauffants par micro-ondes, il est également nécessaire de sélectionner et de contrôler la vitesse de rotation.
(4) Étant donné que différents matériaux nécessitent différents paramètres de contrôle PID et paramètres de processus, le contrôleur doit disposer de fonctions de stockage multi-programmes et multi-paramètres, faciles à appeler à tout moment pendant le processus, afin d'améliorer le niveau d'automatisation de tout le processus de séchage.
2. Schéma de contrôle du séchage sous vide par micro-ondes
Le degré de vide, la température et la vitesse du plateau tournant doivent être contrôlés avec précision dans le processus de séchage sous vide par micro-ondes. À l’heure actuelle, les systèmes de contrôle couramment utilisés à Taiwan sont généralement relativement simples. Le schéma amélioré proposé ici est illustré à la figure 1.
Dans le système de contrôle du degré de vide illustré à la figure 1, une méthode différente de la méthode de contrôle du degré de vide précédente est adoptée, c'est-à-dire qu'un canal d'admission d'air est ajouté à la chambre à vide et une vanne à pointeau électrique à commande numérique, ou ce qu'on appelle pneumatique. une vanne de régulation de débit et un contrôleur multicanal de haute précision avec une vitesse de réponse rapide sont utilisés. Ce programme présente deux fonctionnalités exceptionnelles :
(1) Il peut atteindre un contrôle précis du degré de vide dans la plage de 0,01 à 95 kPa, avec un taux de fluctuation inférieur à ± 1 %. La mise en œuvre spécifique est que lorsque le degré de vide est inférieur à 10 torr, le contrôle adopte le mode amont. Lorsque le degré de vide est supérieur à 10 torr, le contrôle adopte le mode aval. Dans le même temps, des vannes et des commandes à réponse rapide garantissent que les changements de température ont un effet minimal sur le vide.
(2) Équipé d'un contrôleur PID intégré à 2 canaux, qui peut atteindre un contrôle simultané du degré de vide, de la température et de la vitesse du plateau tournant. 2 canaux indépendants sont utilisés pour la mesure, le contrôle et l'affichage du vide et de la température, et le canal de sortie d'alarme peut être utilisé pour contrôler la vitesse du plateau tournant ou le démarrage/arrêt du moteur rotatif.
3. Contrôleur multifonction 24 bits de haute précision
Afin d'atteindre un contrôle précis du degré de vide, de la température et de la vitesse de rotation lors du séchage sous vide par micro-ondes, KAOLU a développé un contrôleur universel PID programmable de haute précision 24 bits de la série FC, comme le montre la figure 2. Cette série de contrôleurs PID est très utile. et rentable.
Les principaux indicateurs de performance des contrôleurs de la série VPC sont les suivants :
(1) Précision : A/D 24 bits, D/A 16 bits.
(2) Vitesse d'échantillonnage maximale : 50 ms.
(3) Divers paramètres d'entrée : 47 signaux d'entrée (thermocouple, résistance thermique, tension CC) peuvent être connectés à divers capteurs de température et de vide pour la mesure, l'affichage et le contrôle.
(4) Différentes formes de sortie : signal analogique 16 bits, relais 2 A (250 V CA), relais statique 22 V/20 mA, SCR 3 A/250 V CA.
(5) Multicanal : sortie indépendante à 1 ou 2 canaux. 2 canaux peuvent atteindre la mesure et le contrôle simultanés de la température et du degré de vide, et le canal de sortie d'alarme peut être utilisé pour contrôler le démarrage et l'arrêt du moteur rotatif.
(6) Multifonction : commande bidirectionnelle avant, arrière, avant et arrière, contrôle de chauffage/refroidissement.
(7) Contrôle du programme PID : L'algorithme PID amélioré prend en charge le contrôle différentiel PV et l'avance différentielle. Il peut stocker 20 groupes de PID et prendre en charge 20 courbes de programme (50 segments chacune).
(8) Communication : RS485 à deux fils, protocole de communication MODBUS RTU standard.
(9) Mode d'affichage : hall numérique et écran LCD couleur IPS TFT.
(10) Logiciel : Le fonctionnement du contrôleur ainsi que l'acquisition et le stockage des données peuvent être atteints via l'ordinateur logiciel.
(11) Dimensions : 96 × 96 × 87 mm (taille du trou 92 × 92 mm).
4. Le moteur pas à pas entraîne une vanne à pointeau haute vitesse résistante à la corrosion
Afin d'atteindre un réglage de haute précision dans le processus de contrôle du degré de vide, KAOLU a développé une série de vannes de régulation de débit pneumatiques proportionnelles avec différents débits basés sur la vanne à pointeau utilisant des moteurs pas à pas, comme le montre la figure 2. L'hystérésis magnétique de cette série est beaucoup plus petite que les électrovannes et a une réponse à grande vitesse en 1 seconde. En particulier, l'utilisation de la technologie d'étanchéité FKM permet à la vanne d'avoir une résistance supérieure à la corrosion. Les indicateurs techniques détaillés sont présentés dans la figure 4 illustrée.
(Figure 4 Indicateurs techniques de la vanne à pointeau électronique FC de KAOLU )
Pour plus d'informations, veuillez visiterhttps://www.genndih.com/fr/valve-de-contrôle-de-débit-proportionnel/valve-proportionnelle-à-débit-moyen-0-130L-min.html
La vanne de régulation de débit proportionnelle pneumatique FC est équipée d'un module de circuit d'entraînement de moteur pas à pas, qui fournit l'alimentation électrique et le signal de commande requis pour la vanne de régulation de débit proportionnelle pneumatique FC, et convertit le signal CC en contrôle pas à pas du moteur pas à pas bipolaire, et peut également fournir Contrôle direct RS485 de la communication série. Ses spécifications et dimensions sont indiquées dans la figure 5.
Lors de l'utilisation d'une vanne de régulation de débit pneumatique proportionnelle dans le séchage sous vide par micro-ondes, la méthode de contrôle en boucle ouverte peut également être utilisée pour installer une vanne à pointeau à l'extrémité avant de la pompe à vide au lieu d'un robinet à tournant sphérique électrique, et le degré de vide peut être contrôlé en ajustant le débit de pompage, mais la stabilité de cette méthode de contrôle en boucle ouverte est médiocre. Il est difficile d’atteindre des exigences de stabilité plus élevées. Par conséquent, il est généralement recommandé d'utiliser la méthode de contrôle en boucle fermée illustrée à la figure 1, c'est-à-dire d'ajouter une vanne de contrôle d'admission d'air à la chambre à vide et d'obtenir un contrôle précis du degré de vide en ajustant le débit d'admission d'air et le débit d'échappement au niveau de la chambre à vide. en même temps.
Résumé : En se concentrant sur la recherche et l'équipement actuels en matière de technologie de séchage par micro-ondes sous vide local, les inconvénients sont un équipement de contrôle simple, un mauvais effet de contrôle du degré de vide et une faible qualité du produit. Cet article propose les solutions correspondantes et l'intégration du séchage sous vide par micro-ondes à l'aide d'une vanne de régulation de débit pneumatique proportionnelle de la série FC. Le contrôleur de degré de vide, de température et de vitesse de ce type est introduit, et la vanne de régulation de débit proportionnelle pneumatique résistante à la corrosion entraînée par un moteur pas à pas pour le réglage du débit de gaz est introduite, qui peut contrôler avec précision le processus de séchage sous vide par micro-ondes.
1. Question
Le séchage sous vide par micro-ondes est un nouveau type de technologie d’application de l’énergie par micro-ondes qui combine la technologie de chauffage par micro-ondes et la technologie du vide. Dans le processus de séchage des matériaux, la plage de température de séchage est généralement de 30 à 60 ℃ et la plage de degrés de vide est généralement de 0,01 à 95 kPa, ce qui présente les avantages d'un rendement de séchage élevé, d'une bonne qualité, d'un faible coût de traitement et d'une faible consommation d'énergie. De plus, lors du séchage à basse température et basse pression, la concentration en oxygène est faible et la réaction d'oxydation du matériau séché est affaiblie et ralentie, garantissant ainsi la saveur, l'apparence et la couleur du matériau, et il est facile de sécher à chaud. les matériaux sensibles, en particulier pour les extraits de médecine traditionnelle chinoise, les aliments carnés, les matières premières chimiques, le séchage à basse température des fruits et des produits agricoles présentent des avantages uniques.
Étant donné que la technologie de séchage sous vide par micro-ondes utilise le principe d'abaissement du point d'ébullition de l'eau sous basse pression et combine les caractéristiques de consommation d'énergie rapide, homogène et faible du chauffage par micro-ondes. Le degré de vide, la température et la vitesse de rotation sont les trois paramètres de contrôle clés dans l'application de la technologie de séchage sous vide par micro-ondes. Dans l'application locale actuelle de la technologie de séchage sous vide par micro-ondes, il existe généralement des problèmes tels qu'un équipement de contrôle grossier, un mauvais effet de contrôle du degré de vide et une faible qualité du produit, qui se reflètent principalement dans les aspects suivants :
(1) Pour différents matériaux, le degré de vide, la température et la vitesse de rotation requis dans le processus de séchage sont complètement différents. La plage de variation du degré de vide est très large, par exemple de 0,01 kPa à 95 kPa, il est donc nécessaire d'avoir une mesure précise et une mesure du degré de vide dans une large plage. Pour différents degrés de vide, différentes méthodes de contrôle sont nécessaires.
(2) Le changement du degré de vide aura un impact sérieux sur la température d'évaporation, et le changement de température après le chauffage par micro-ondes entraînera une augmentation rapide du degré de vide. Le degré de vide et la température sont un ensemble de variables qui s'influencent mutuellement. Afin de garantir la qualité du produit, le contrôle du degré de vide doit avoir un temps de réponse rapide, de sorte que le degré de vide dans le processus de séchage soit toujours constant et non affecté par les changements de température, et que le taux de fluctuation du degré de vide après l'homéostasie soit faible. Des expériences ont prouvé que l'utilisation d'une vanne de régulation de débit pneumatique proportionnelle peut obtenir l'effet souhaité.
(3) En plus de la nécessité de contrôler simultanément le degré de vide et la température (puissance de chauffage par micro-ondes), afin de garantir la stabilité des matériaux chauffants par micro-ondes, il est également nécessaire de sélectionner et de contrôler la vitesse de rotation.
(4) Étant donné que différents matériaux nécessitent différents paramètres de contrôle PID et paramètres de processus, le contrôleur doit disposer de fonctions de stockage multi-programmes et multi-paramètres, faciles à appeler à tout moment pendant le processus, afin d'améliorer le niveau d'automatisation de tout le processus de séchage.
2. Schéma de contrôle du séchage sous vide par micro-ondes
Le degré de vide, la température et la vitesse du plateau tournant doivent être contrôlés avec précision dans le processus de séchage sous vide par micro-ondes. À l’heure actuelle, les systèmes de contrôle couramment utilisés à Taiwan sont généralement relativement simples. Le schéma amélioré proposé ici est illustré à la figure 1.
Dans le système de contrôle du degré de vide illustré à la figure 1, une méthode différente de la méthode de contrôle du degré de vide précédente est adoptée, c'est-à-dire qu'un canal d'admission d'air est ajouté à la chambre à vide et une vanne à pointeau électrique à commande numérique, ou ce qu'on appelle pneumatique. une vanne de régulation de débit et un contrôleur multicanal de haute précision avec une vitesse de réponse rapide sont utilisés. Ce programme présente deux fonctionnalités exceptionnelles :
(1) Il peut atteindre un contrôle précis du degré de vide dans la plage de 0,01 à 95 kPa, avec un taux de fluctuation inférieur à ± 1 %. La mise en œuvre spécifique est que lorsque le degré de vide est inférieur à 10 torr, le contrôle adopte le mode amont. Lorsque le degré de vide est supérieur à 10 torr, le contrôle adopte le mode aval. Dans le même temps, des vannes et des commandes à réponse rapide garantissent que les changements de température ont un effet minimal sur le vide.
(2) Équipé d'un contrôleur PID intégré à 2 canaux, qui peut atteindre un contrôle simultané du degré de vide, de la température et de la vitesse du plateau tournant. 2 canaux indépendants sont utilisés pour la mesure, le contrôle et l'affichage du vide et de la température, et le canal de sortie d'alarme peut être utilisé pour contrôler la vitesse du plateau tournant ou le démarrage/arrêt du moteur rotatif.
3. Contrôleur multifonction 24 bits de haute précision
Afin d'atteindre un contrôle précis du degré de vide, de la température et de la vitesse de rotation lors du séchage sous vide par micro-ondes, KAOLU a développé un contrôleur universel PID programmable de haute précision 24 bits de la série FC, comme le montre la figure 2. Cette série de contrôleurs PID est très utile. et rentable.
Les principaux indicateurs de performance des contrôleurs de la série VPC sont les suivants :
(1) Précision : A/D 24 bits, D/A 16 bits.
(2) Vitesse d'échantillonnage maximale : 50 ms.
(3) Divers paramètres d'entrée : 47 signaux d'entrée (thermocouple, résistance thermique, tension CC) peuvent être connectés à divers capteurs de température et de vide pour la mesure, l'affichage et le contrôle.
(4) Différentes formes de sortie : signal analogique 16 bits, relais 2 A (250 V CA), relais statique 22 V/20 mA, SCR 3 A/250 V CA.
(5) Multicanal : sortie indépendante à 1 ou 2 canaux. 2 canaux peuvent atteindre la mesure et le contrôle simultanés de la température et du degré de vide, et le canal de sortie d'alarme peut être utilisé pour contrôler le démarrage et l'arrêt du moteur rotatif.
(6) Multifonction : commande bidirectionnelle avant, arrière, avant et arrière, contrôle de chauffage/refroidissement.
(7) Contrôle du programme PID : L'algorithme PID amélioré prend en charge le contrôle différentiel PV et l'avance différentielle. Il peut stocker 20 groupes de PID et prendre en charge 20 courbes de programme (50 segments chacune).
(8) Communication : RS485 à deux fils, protocole de communication MODBUS RTU standard.
(9) Mode d'affichage : hall numérique et écran LCD couleur IPS TFT.
(10) Logiciel : Le fonctionnement du contrôleur ainsi que l'acquisition et le stockage des données peuvent être atteints via l'ordinateur logiciel.
(11) Dimensions : 96 × 96 × 87 mm (taille du trou 92 × 92 mm).
4. Le moteur pas à pas entraîne une vanne à pointeau haute vitesse résistante à la corrosion
Afin d'atteindre un réglage de haute précision dans le processus de contrôle du degré de vide, KAOLU a développé une série de vannes de régulation de débit pneumatiques proportionnelles avec différents débits basés sur la vanne à pointeau utilisant des moteurs pas à pas, comme le montre la figure 2. L'hystérésis magnétique de cette série est beaucoup plus petite que les électrovannes et a une réponse à grande vitesse en 1 seconde. En particulier, l'utilisation de la technologie d'étanchéité FKM permet à la vanne d'avoir une résistance supérieure à la corrosion. Les indicateurs techniques détaillés sont présentés dans la figure 4 illustrée.
| Modèle | FC-20 | FC-120 | FC-300 | FC-1000 |
| Type de vanne | Soupape à pointeau | |||
| Diamètre de dérive de la bobine | 0,9 mm | 2,25 mm | 2,75 mm | 4,10 mm |
| Actionneur | Commande de moteur pas à pas bipolaire | |||
| Temps de réponse | 0,8 seconde (ouvrir pour fermer) | |||
| Taille standard | G1/8” | G3/8" | ||
| Fluide | Gaz et liquide inertes | |||
| Matériaux de contact | Acier inoxydable | |||
| Plage de pression | -1 ~ 7 bars | -1 ~ 5 bars | ||
| Débit maximal | 50L/min à 7 bars | 240 L/min à 7 bars | 290 L/min à 7 bars | 600L/min à 7 bars |
| Linéarité | ±2% | ±0,1 ~ 1 % | ±0,2 ~ 5 % | ±11% |
| Répétabilité (Grandeur nature) |
±0,1% | |||
| Résolution du débit (longueur du pas) | 0,1 L/min | 0,1 ~ 0,2 L/min | 0,2 ~ 0,75 L/min | 1L/min |
| Résolution de décalage (longueur de pas) | 12,7um | 25,4um | ||
| Plage de température de fonctionnement | 0 ~ 84°C | |||
| Joint | FKM standard ou autres choix de joints | |||
| Signal de contrôle | CC : 0 ~ 10 V (ou 4 ~ 20 mA) | |||
| Source de courant | C.C : 24 V (12 W) | |||
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La vanne de régulation de débit proportionnelle pneumatique FC est équipée d'un module de circuit d'entraînement de moteur pas à pas, qui fournit l'alimentation électrique et le signal de commande requis pour la vanne de régulation de débit proportionnelle pneumatique FC, et convertit le signal CC en contrôle pas à pas du moteur pas à pas bipolaire, et peut également fournir Contrôle direct RS485 de la communication série. Ses spécifications et dimensions sont indiquées dans la figure 5.
Lors de l'utilisation d'une vanne de régulation de débit pneumatique proportionnelle dans le séchage sous vide par micro-ondes, la méthode de contrôle en boucle ouverte peut également être utilisée pour installer une vanne à pointeau à l'extrémité avant de la pompe à vide au lieu d'un robinet à tournant sphérique électrique, et le degré de vide peut être contrôlé en ajustant le débit de pompage, mais la stabilité de cette méthode de contrôle en boucle ouverte est médiocre. Il est difficile d’atteindre des exigences de stabilité plus élevées. Par conséquent, il est généralement recommandé d'utiliser la méthode de contrôle en boucle fermée illustrée à la figure 1, c'est-à-dire d'ajouter une vanne de contrôle d'admission d'air à la chambre à vide et d'obtenir un contrôle précis du degré de vide en ajustant le débit d'admission d'air et le débit d'échappement au niveau de la chambre à vide. en même temps.