2022.03.10
새로운 PID 컨트롤러와 고속 전기 니들 밸브를 통한 진공 농축 공정의 온도 및 압력 정밀 제어
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자세한 세부 사항
새로운 PID 컨트롤러와 고속 전기 니들 밸브를 통한 진공 농축 공정의 온도 및 압력 정밀 제어
개요: 진공농축과정에서 농축온도와 압력은 핵심제어변수이다. 이 기사에서는 전류 농도 기기 및 장비의 낮은 정밀도와 압력 제어의 큰 변동을 개선하기 위한 세부적인 접근 방식에 중점을 두고 새로운 이중 채널 초고정밀 다기능 PID 컨트롤러 및 고속 전자 니들 밸브를 제안합니다. 농축과정의 목표온도.
1. 질문
진공 농축의 작동 원리는 진공 및 가열 기술을 사용하여 시료의 용매를 신속하게 증발시키고 농축하거나 동결 건조, 원심 농축 및 회전 증발을 통해 건조 시료 시스템을 사용하는 것입니다. 시료마다 온도에 따른 엔트로피 값이 다르고 압력과 온도 사이에는 강한 상관관계가 있기 때문에 진공 농축 과정에서 농축 온도와 압력을 정확하게 제어하는 능력은 사용자에게 가장 중요한 문제가 되었습니다. 현재 일반적으로 사용되는 진공농축장치에는 다음과 같은 문제가 여전히 존재합니다.
(1) 압력 측정 및 제어의 정확도는 일반적으로 높지 않습니다. 특히 압력이 낮은 경우에는 컨트롤러가 사용하는 센서의 정확도가 부족하기 때문입니다. 압력 제어 정확도는 높지 않으며 온도에 심각한 영향을 미칩니다.
(2) 하류 압력 제어 방식은 일반적으로 농축 장비 및 장비에 채택됩니다. 즉, 용기와 진공 펌프 사이에 전자 니들 밸브를 설치하여 용기의 배기 속도를 실시간으로 제어합니다. 이러한 다운스트림 방식은 고압의 정확한 제어에는 적합하지만, 10mbar 이하의 저압에서는 안정적이고 정확한 제어가 어렵습니다.
(3) 현재 대부분의 전자 니들 밸브는 전동 액추에이터를 사용하며 닫힘에서 완전히 열림까지의 시간은 기본적으로 10초 이상입니다. 이러한 심각한 히스테리시스로 인해 밸브 조정 속도의 제어 정확도와 안정성을 보장하기가 어렵습니다.
(4) 농축 과정에서 물과 증기의 2상 매체가 배출되기 때문에 매체는 부식성이 있는 경우가 많으므로 하류 조절 밸브의 내식성에 대한 높은 요구 사항이 적용됩니다.
2. 솔루션
2.1 고정밀 압력 센서 채용
진공 농축 과정에서 압력 센서는 전체 농축 과정을 제어할 수 있는지 확인하는 것입니다. 진공도, 수량 및 제어 정확도를 측정하려면 고정밀 압력 센서를 사용하는 것이 좋습니다. 일반적인 진공 제어 공정은 기본적으로 기계식 진공 펌프를 채택하는데, 저압(절대 압력)에서는 0.01mbar를 초과하지 않는 반면, 고압에서는 1기압에 가깝게 도달할 수 있으므로 높은 압력에서는 용량성 필름 게이지를 사용하는 것이 좋습니다. -그림 1과 같은 정밀 압력 센서. 절대 측정 정확도는 ±0.2%에 도달할 수 있습니다. 농도 장비 및 장비에서 사용되는 압력 범위가 상대적으로 넓은 경우 10Torr 및 1000Torr와 같이 커버할 범위가 다른 두 개의 센서를 사용하는 것이 좋습니다. 다른 유형의 진공 센서를 사용하는 경우에는 어느 정도 정밀도가 필요합니다.
2.2 고정밀 듀얼 채널 PID 컨트롤러 채택
진공 압력 측정 및 제어에서 위에서 언급한 다이어프램 압력 게이지의 측정 정확도를 최대한 활용하려면 컨트롤러의 데이터 수집 및 제어를 위해 최소 16비트 아날로그-디지털 및 디지털-아날로그 변환기가 필요합니다. . 현재 그림 2와 같이 측정 및 제어 정확도가 24비트인 공통 PID 컨트롤러가 출시되었습니다. 진공 농도의 프로세스 제어를 위해 이 PID 컨트롤러 시리즈는 다음과 같은 특성을 갖습니다.
(1) 고정밀도: 24비트 A/D 수집, 16비트 D/A 출력.
(2) 다중 채널: 독립적인 1채널 및 2채널. 2채널은 온도와 압력을 동시에 측정하고 제어할 수 있습니다.
(3) 다기능: 47가지 종류의 입력 신호(열전대, 열 저항, DC 전압)가 동시에 테스트, 표시 및 다양한 매개변수 제어에 도달할 수 있습니다. 또한 정방향 및 역방향 제어(양방향 제어 모드)를 수행할 수 있습니다.
(4) PID 제어: 개선된 PID 알고리즘은 PV 차동 및 차동 전진 제어를 지원할 수 있습니다. 그룹 PID에는 20개의 그룹이 있습니다.
(5) 듀얼 센서 전환: 각 채널은 고온 및 저온, 고진공 및 저진공의 듀얼 센서 전환을 지원할 수 있습니다. 두 개의 채널은 총 4개의 센서가 연결된 제어 조합을 형성할 수 있습니다.
(6) 프로그램 제어 : 최대 20종의 집중 프로그램을 자체적으로 구축 및 저장할 수 있습니다. 집중할 때 선택하고 호출하면 시작됩니다(프로그램 제어 모드).
2.3 상류 흡기 제어 및 양방향 제어 모드 증가
현재 일반적인 하류 제어 모드는 압력이 대기압에 가까운 농축 공정에 더 적합하지만 10mbar 미만의 저압 농축 공정의 경우 상류 흡기 제어 모드, 즉 농도에 대한 흡입 채널을 증가시키는 것이 필요합니다. 전자 니들 밸브를 통해 공기 흡입을 제어합니다. 공기 통로의 공기 흡입 흐름을 사용하여 압력을 정확하게 제어할 수 있습니다.
그림 3에서 볼 수 있듯이 현재 다양한 유량을 갖춘 국산 전자 니들 밸브가 출시되어 있습니다. 다운스트림 진공 펌프와 결합하면 업스트림 모드를 통해 고진공(저압)을 정확하게 제어할 수 있습니다. 저압과 고압의 풀 스케일의 정확한 제어를 동시에 만족시키기 위해 그림 4와 같은 듀얼 센서와 양방향 제어 모드를 사용할 수 있습니다. 그림 4에 표시된 제어 모드에서는 위에서 언급한 VPC-2021 시리즈 듀얼 채널 컨트롤러의 정방향 및 역방향 제어와 듀얼 센서 자동 전환 기능을 사용해야 합니다. 즉, 서로 다른 공기압 제어 프로세스 중에 컨트롤러는 진공 게이지의 해당 범위를 자동으로 전환하고 제어를 위해 해당 전자 니들 밸브와 고속 전기 볼 밸브를 선택합니다.
2.4 고속 전자 니들 밸브 채택
소위 고속 밸브는 일반적으로 전자 니들 밸브가 완전히 닫힌 상태에서 열릴 때까지의 작동 시간이 1초 미만임을 의미하며 이는 가스 흐름 및 압력 제어에 매우 중요합니다. 특히 진공 농축 공정의 경우 공기압 제어의 빠른 응답으로 정확성과 안전성을 보장하고 농축 증발 속도를 높일 수 있습니다.
현재 그림 5와 같이 국산화된 고속 전자 니들 밸브가 개발되었습니다. FC 시리즈 소형 고속은 현재 일반적으로 사용되는 전기 버터플라이 밸브의 업그레이드 제품입니다. VPC2021 시리즈 온도/압력 컨트롤러와 결합하면 빠르고 정확한 진공 압력 폐쇄 루프 제어 시스템을 구성할 수 있습니다. 방문하시기 바랍니다https://www.genndih.com/ko/proportional-flow-control-valve.htm
2.5 진공 조절 조절기 채택
현재의 진공 농축 기기 및 장비에서는 농축이 밀폐용기 내에서 이루어집니다. 진공펌프는 밀폐용기 내부의 공기를 추출하는데 사용되며, 공기유량을 조절하여 밀폐용기 내부의 공기압력을 설정값으로 일정하게 유지할 수 있습니다. 이는 일반적인 유량 제어형 정압 모드입니다. 이 흐름 제어식 압력 조절 방법은 개방 루프 제어 방법과 동일합니다. 용기 내부에는 자체 생성된 가스가 존재하며, 자체 생성된 가스에는 뚜렷한 규칙성(선형성 변화 등)이 없어 용기 내부 압력의 정확한 제어에 유해합니다. 이러한 유량 제어식 압력 조절을 위해 그림 2와 같이 농축 용기 전단에 공기 흡입 채널을 추가하고 공기 흡입 공기 흐름을 조정하여 용기 내부 진공을 안정적인 설정 값으로 제어합니다.
일부 진공 농축 장비 및 장비의 경우 추가 공기 흡입 채널을 추가하는 것이 허용되지 않으며 그림 6에 표시된 압력 제어 조절기를 여기에서 사용할 수 있습니다.
전자 진공 조절기는 실제로 내장형 진공 압력 센서, 마이크로컨트롤러, 챔버 및 2개의 전자 니들 밸브가 포함된 통합 장치입니다. 진공 압력 제어 공정에서는 내장된 센서가 챔버 내 압력을 측정합니다. 압력이 설정값보다 낮으면 공기 흡입구의 밸브가 설정값과 같아질 때까지 열립니다. 압력이 설정값보다 높으면 배기 포트의 밸브는 설정값과 같아질 때까지 열립니다. 챔버 내 압력이 항상 설정값으로 유지되고 조절기 공간이 농축 용기와 연통되도록 해야 합니다. 즉 조절기 공간 압력은 항상 농축 용기 압력과 동일해야 합니다.
압력 제어식 레귤레이터는 자체 흡기 밸브가 있는 독립형 진공 압력 레귤레이터임을 알 수 있습니다. 그림 6과 같이 압력 제어식 압력 조절기는 외부 센서에 연결할 수도 있으며 설정 값은 수동으로 설정하거나 PID 컨트롤러를 통해 설정할 수 있습니다. 전자 진공 조절기에 대한 자세한 내용은 다음을 방문하십시오.https://www.genndih.com/ko/비례 압력 조절기/Electronic-Vacuum-Regulator-1-0bar.html
개요: 진공농축과정에서 농축온도와 압력은 핵심제어변수이다. 이 기사에서는 전류 농도 기기 및 장비의 낮은 정밀도와 압력 제어의 큰 변동을 개선하기 위한 세부적인 접근 방식에 중점을 두고 새로운 이중 채널 초고정밀 다기능 PID 컨트롤러 및 고속 전자 니들 밸브를 제안합니다. 농축과정의 목표온도.
1. 질문
진공 농축의 작동 원리는 진공 및 가열 기술을 사용하여 시료의 용매를 신속하게 증발시키고 농축하거나 동결 건조, 원심 농축 및 회전 증발을 통해 건조 시료 시스템을 사용하는 것입니다. 시료마다 온도에 따른 엔트로피 값이 다르고 압력과 온도 사이에는 강한 상관관계가 있기 때문에 진공 농축 과정에서 농축 온도와 압력을 정확하게 제어하는 능력은 사용자에게 가장 중요한 문제가 되었습니다. 현재 일반적으로 사용되는 진공농축장치에는 다음과 같은 문제가 여전히 존재합니다.
(1) 압력 측정 및 제어의 정확도는 일반적으로 높지 않습니다. 특히 압력이 낮은 경우에는 컨트롤러가 사용하는 센서의 정확도가 부족하기 때문입니다. 압력 제어 정확도는 높지 않으며 온도에 심각한 영향을 미칩니다.
(2) 하류 압력 제어 방식은 일반적으로 농축 장비 및 장비에 채택됩니다. 즉, 용기와 진공 펌프 사이에 전자 니들 밸브를 설치하여 용기의 배기 속도를 실시간으로 제어합니다. 이러한 다운스트림 방식은 고압의 정확한 제어에는 적합하지만, 10mbar 이하의 저압에서는 안정적이고 정확한 제어가 어렵습니다.
(3) 현재 대부분의 전자 니들 밸브는 전동 액추에이터를 사용하며 닫힘에서 완전히 열림까지의 시간은 기본적으로 10초 이상입니다. 이러한 심각한 히스테리시스로 인해 밸브 조정 속도의 제어 정확도와 안정성을 보장하기가 어렵습니다.
(4) 농축 과정에서 물과 증기의 2상 매체가 배출되기 때문에 매체는 부식성이 있는 경우가 많으므로 하류 조절 밸브의 내식성에 대한 높은 요구 사항이 적용됩니다.
2. 솔루션
2.1 고정밀 압력 센서 채용
진공 농축 과정에서 압력 센서는 전체 농축 과정을 제어할 수 있는지 확인하는 것입니다. 진공도, 수량 및 제어 정확도를 측정하려면 고정밀 압력 센서를 사용하는 것이 좋습니다. 일반적인 진공 제어 공정은 기본적으로 기계식 진공 펌프를 채택하는데, 저압(절대 압력)에서는 0.01mbar를 초과하지 않는 반면, 고압에서는 1기압에 가깝게 도달할 수 있으므로 높은 압력에서는 용량성 필름 게이지를 사용하는 것이 좋습니다. -그림 1과 같은 정밀 압력 센서. 절대 측정 정확도는 ±0.2%에 도달할 수 있습니다. 농도 장비 및 장비에서 사용되는 압력 범위가 상대적으로 넓은 경우 10Torr 및 1000Torr와 같이 커버할 범위가 다른 두 개의 센서를 사용하는 것이 좋습니다. 다른 유형의 진공 센서를 사용하는 경우에는 어느 정도 정밀도가 필요합니다.
2.2 고정밀 듀얼 채널 PID 컨트롤러 채택
진공 압력 측정 및 제어에서 위에서 언급한 다이어프램 압력 게이지의 측정 정확도를 최대한 활용하려면 컨트롤러의 데이터 수집 및 제어를 위해 최소 16비트 아날로그-디지털 및 디지털-아날로그 변환기가 필요합니다. . 현재 그림 2와 같이 측정 및 제어 정확도가 24비트인 공통 PID 컨트롤러가 출시되었습니다. 진공 농도의 프로세스 제어를 위해 이 PID 컨트롤러 시리즈는 다음과 같은 특성을 갖습니다.
(1) 고정밀도: 24비트 A/D 수집, 16비트 D/A 출력.
(2) 다중 채널: 독립적인 1채널 및 2채널. 2채널은 온도와 압력을 동시에 측정하고 제어할 수 있습니다.
(3) 다기능: 47가지 종류의 입력 신호(열전대, 열 저항, DC 전압)가 동시에 테스트, 표시 및 다양한 매개변수 제어에 도달할 수 있습니다. 또한 정방향 및 역방향 제어(양방향 제어 모드)를 수행할 수 있습니다.
(4) PID 제어: 개선된 PID 알고리즘은 PV 차동 및 차동 전진 제어를 지원할 수 있습니다. 그룹 PID에는 20개의 그룹이 있습니다.
(5) 듀얼 센서 전환: 각 채널은 고온 및 저온, 고진공 및 저진공의 듀얼 센서 전환을 지원할 수 있습니다. 두 개의 채널은 총 4개의 센서가 연결된 제어 조합을 형성할 수 있습니다.
(6) 프로그램 제어 : 최대 20종의 집중 프로그램을 자체적으로 구축 및 저장할 수 있습니다. 집중할 때 선택하고 호출하면 시작됩니다(프로그램 제어 모드).
2.3 상류 흡기 제어 및 양방향 제어 모드 증가
현재 일반적인 하류 제어 모드는 압력이 대기압에 가까운 농축 공정에 더 적합하지만 10mbar 미만의 저압 농축 공정의 경우 상류 흡기 제어 모드, 즉 농도에 대한 흡입 채널을 증가시키는 것이 필요합니다. 전자 니들 밸브를 통해 공기 흡입을 제어합니다. 공기 통로의 공기 흡입 흐름을 사용하여 압력을 정확하게 제어할 수 있습니다.
그림 3에서 볼 수 있듯이 현재 다양한 유량을 갖춘 국산 전자 니들 밸브가 출시되어 있습니다. 다운스트림 진공 펌프와 결합하면 업스트림 모드를 통해 고진공(저압)을 정확하게 제어할 수 있습니다. 저압과 고압의 풀 스케일의 정확한 제어를 동시에 만족시키기 위해 그림 4와 같은 듀얼 센서와 양방향 제어 모드를 사용할 수 있습니다. 그림 4에 표시된 제어 모드에서는 위에서 언급한 VPC-2021 시리즈 듀얼 채널 컨트롤러의 정방향 및 역방향 제어와 듀얼 센서 자동 전환 기능을 사용해야 합니다. 즉, 서로 다른 공기압 제어 프로세스 중에 컨트롤러는 진공 게이지의 해당 범위를 자동으로 전환하고 제어를 위해 해당 전자 니들 밸브와 고속 전기 볼 밸브를 선택합니다.
2.4 고속 전자 니들 밸브 채택
소위 고속 밸브는 일반적으로 전자 니들 밸브가 완전히 닫힌 상태에서 열릴 때까지의 작동 시간이 1초 미만임을 의미하며 이는 가스 흐름 및 압력 제어에 매우 중요합니다. 특히 진공 농축 공정의 경우 공기압 제어의 빠른 응답으로 정확성과 안전성을 보장하고 농축 증발 속도를 높일 수 있습니다.
현재 그림 5와 같이 국산화된 고속 전자 니들 밸브가 개발되었습니다. FC 시리즈 소형 고속은 현재 일반적으로 사용되는 전기 버터플라이 밸브의 업그레이드 제품입니다. VPC2021 시리즈 온도/압력 컨트롤러와 결합하면 빠르고 정확한 진공 압력 폐쇄 루프 제어 시스템을 구성할 수 있습니다. 방문하시기 바랍니다https://www.genndih.com/ko/proportional-flow-control-valve.htm
2.5 진공 조절 조절기 채택
현재의 진공 농축 기기 및 장비에서는 농축이 밀폐용기 내에서 이루어집니다. 진공펌프는 밀폐용기 내부의 공기를 추출하는데 사용되며, 공기유량을 조절하여 밀폐용기 내부의 공기압력을 설정값으로 일정하게 유지할 수 있습니다. 이는 일반적인 유량 제어형 정압 모드입니다. 이 흐름 제어식 압력 조절 방법은 개방 루프 제어 방법과 동일합니다. 용기 내부에는 자체 생성된 가스가 존재하며, 자체 생성된 가스에는 뚜렷한 규칙성(선형성 변화 등)이 없어 용기 내부 압력의 정확한 제어에 유해합니다. 이러한 유량 제어식 압력 조절을 위해 그림 2와 같이 농축 용기 전단에 공기 흡입 채널을 추가하고 공기 흡입 공기 흐름을 조정하여 용기 내부 진공을 안정적인 설정 값으로 제어합니다.
일부 진공 농축 장비 및 장비의 경우 추가 공기 흡입 채널을 추가하는 것이 허용되지 않으며 그림 6에 표시된 압력 제어 조절기를 여기에서 사용할 수 있습니다.
전자 진공 조절기는 실제로 내장형 진공 압력 센서, 마이크로컨트롤러, 챔버 및 2개의 전자 니들 밸브가 포함된 통합 장치입니다. 진공 압력 제어 공정에서는 내장된 센서가 챔버 내 압력을 측정합니다. 압력이 설정값보다 낮으면 공기 흡입구의 밸브가 설정값과 같아질 때까지 열립니다. 압력이 설정값보다 높으면 배기 포트의 밸브는 설정값과 같아질 때까지 열립니다. 챔버 내 압력이 항상 설정값으로 유지되고 조절기 공간이 농축 용기와 연통되도록 해야 합니다. 즉 조절기 공간 압력은 항상 농축 용기 압력과 동일해야 합니다.
압력 제어식 레귤레이터는 자체 흡기 밸브가 있는 독립형 진공 압력 레귤레이터임을 알 수 있습니다. 그림 6과 같이 압력 제어식 압력 조절기는 외부 센서에 연결할 수도 있으며 설정 값은 수동으로 설정하거나 PID 컨트롤러를 통해 설정할 수 있습니다. 전자 진공 조절기에 대한 자세한 내용은 다음을 방문하십시오.https://www.genndih.com/ko/비례 압력 조절기/Electronic-Vacuum-Regulator-1-0bar.html