부압과 정압 사이의 진공 압력 제어 - 전자식 유량 제어 밸브 적용

저압과 고압 사이의 진공압 연속 제어(부압 및 정압)

개요: 일부 진공 압력 응용 분야의 경우 저압과 고압(또는 음압에서 양압으로) 사이에서 단방향 또는 교대 연속 정밀 제어에 도달해야 합니다. 이 기사에서는 전자 유량 제어 밸브를 적용하여 정압과 부압을 교대로 제어하는 방법에 중점을 두고 조절 밸브의 다양한 구성과 기술 매개변수를 자세히 소개합니다.

1. 소개

일부 진공 압력 응용 분야에서는 공기 압력을 한 방향으로 또는 저압과 고압(음압에서 양압으로)으로 교대로 변경해야 하는 경우가 많으며 전체 변경 프로세스에는 정밀한 제어가 필요합니다. 이와 관련하여 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다.

(1) 압력 센서 교정 장치: 측정 범위가 음압에서 양압까지 포함하는 일부 압력 센서의 경우 교정에는 해당 교정 챔버가 필요하며 교정 챔버는 음압에서 양압까지 해당 진공 압력 환경을 시뮬레이션해야 합니다. 그리고 교정 과정에서는 저압에서 고압까지의 범위에 다수의 교정 포인트를 설정하고, 높은 압력에서 낮은 압력까지(또는 낮은 압력에서 높은 압력까지) 지속적으로 제어 및 측정하고 교정을 수행하는 과정이 필요합니다.

(2) 인간 폐 기관 성능 연구 장치: 폐 기관의 동적 특성을 연구하기 위해 양압 및 음압 변화를 통해 시뮬레이션된 호흡 과정을 제어하여 인공호흡기 및 관련 장비를 안내하고 개선합니다.

(3) 대기압 환경 시뮬레이션 장치: 다양한 항공 항공기, 자동차, 전기 기기 및 기타 산업에서는 대기압 시뮬레이션 환경에서 평가 테스트를 수행해야 하며 해당 대기압 시뮬레이션 챔버에도 지속적인 양성 및 음성이 필요합니다. 압력 제어 범위.때로는 항공기의 급격한 고도 변화의 동적 특성을 시뮬레이션하기 위해 양압과 음압 사이의 급격한 변화가 필요할 수도 있습니다.

(4) 병원 격리실의 양압 및 음압 전환: 많은 병원의 수술실은 대부분 양압실입니다. 코로나19 사태로 인해 양압병실을 음압병실로 전환해야 합니다. 압력과 부압 사이를 전환하기 위해 필요에 따라 양압실을 사용할 수도 있습니다.

(5) 플래시 증발 공정 : 플래시 증발 공정의 기능은 정압과 부압의 급격한 변화 환경에서 액체를 과열시키고 빠르게 증기로 휘발시켜 급속 건조 효과를 발휘함과 동시에 사용할 수 있습니다. 액체에서 고체로의 침투를 증가시킵니다.

(6) 매니퓰레이터용 연성 공압식 액츄에이터 : 굽힘 작동을 발생시키는 데 사용되는 대부분의 연성 공압식 액츄에이터는 정압 또는 부압을 이용하며, 정압 및 부압 액츄에이터의 굽힘력이 단일 작동 구조로 결합되어 큰 차단력을 발생시키고 여전히 큰 굽힘 변형을 생성할 수 있으므로 섬세한 터치가 필요한 응용 분야에서 소프트 로봇 그리퍼에 대한 효과적인 기술 수단이 향상됩니다.

이 기사에서는 저압과 고압(또는 음압에서 양압으로)의 단방향 또는 교대 연속 정밀 제어에 도달해야 하는 위에서 언급한 응용 분야에 대한 해당 솔루션을 제안합니다. 다양한 진공 압력 범위에 대해 다양한 제어 밸브 구성 및 기술 매개변수가 자세히 소개됩니다.

2. 기술 솔루션

정압과 부압 간격을 연속적으로 제어하는 기본 원리는 그림 1에 나와 있습니다. 그 목적은 진공 압력 용기 내 공기 압력의 저압에서 고압(또는 고압에서 고압으로)의 연속 단조 변화(또는 왕복 변화)를 정밀하게 제어하는 것입니다. 압력에서 저압으로). 다음은 제어 원리의 구체적인 내용입니다.

(1) 제어 원리는 전형적인 폐쇄 루프 제어 루프인 진공 압력 용기의 입구와 출구의 동적 균형 방법을 기반으로 합니다.

PID 컨트롤러는 압력 센서 신호를 수집하여 설정값과 비교하여 흡기 전자 유량 제어 밸브와 배기 전자 유량 제어 밸브의 개방도를 조정하고 최종적으로 센서 측정 값을 설정 값과 비교하여 정확한 진공 압력 제어에 도달합니다.

(2) 저압에서 고압까지 전체 진공압력 범위를 커버하기 위해 최소 2개의 진공압력 센서가 각각 부압과 정압을 담당하도록 구성됩니다. PID 컨트롤러는 저압 및 고압 범위의 제어에 대응하는 이중 채널 동시 제어이며, PID 컨트롤러는 다양한 진공 압력 범위에 따라 센서를 자동으로 전환할 수 있습니다.

(3) 제어 루프에는 진공 펌프(부압 소스)와 고압 가스 소스(양압 소스)가 장착되어 충분한 저압 및 고압 성능을 제공합니다.

(4) 제어가 저압에서 고압으로 변경되면 초기 흡기 전자 유량 제어 밸브의 개방(흡기 유량)은 배기 전자 유량 제어 밸브(추출 유량)의 개방보다 훨씬 작습니다. 다양한 균형 상태를 사용하여 다양한 진공 압력 제어에 도달하고, 최종적으로 흡기 전자 유량 제어 밸브의 개방이 배기 제어 밸브의 개방보다 훨씬 커져 낮은 범위에서 일련의 설정점을 지속적이고 정밀하게 제어할 수 있습니다. 압력에서 고압으로. 고압에서 저압으로의 변경 제어를 위해서는 위의 과정이 반대가 됩니다.

3. 프로그램의 구체적인 구성

이 기사에서 제안된 기술 솔루션에는 다음과 같은 두 가지 서로 다른 진공 압력 범위를 포괄하는 두 부분이 포함됩니다.

(1) 절대압력은 최대 7bar ~ 최저 0.01mbar(1Pa)입니다.

이 진공 압력 범위의 제어 시스템 구조는 그림 2에 나와 있습니다.

고진공의 정밀한 제어를 위해 전자식 유량제어 밸브를 사용하고 있으며, 전자식 니들밸브의 정압내압은 7bar에 불과하므로 본 구성의 제어시스템의 고압제어범위는 7bar를 넘지 않는 것으로 판단된다.

또한 정압과 부압의 신속한 교번 제어가 필요한 응용 분야의 경우 흡배기 전자 유량 제어 밸브 밸브는 높은 응답 속도가 필요합니다. 이때 더 빠른 응답 속도를 갖는 전자 유량 제어 밸브가 필요합니다.

(2) 절대압력은 최대 15bar ~ 최저 15mbar(1.5kPa)입니다.

더 높은 압력의 요구를 충족시키기 위해서는 그림 2의 솔루션에서 고압 병목 현상을 해결해야 합니다. 따라서 그림 2의 높은 압력과 압력차가 있는 전자 유량 제어 밸브는 진공형 공기압 밸브로 교체됩니다. 제어되는 배압 밸브는 고압 범위를 크게 확장할 수 있지만 저압 범위에서는 이에 상응하는 희생이 따릅니다. 이 고전압 유형의 제어 시스템 구조는 그림 3에 나와 있습니다.

밸브는 공기 작동식 파일럿 밸브에 의해 구동됩니다. 공기 제어식 진공형 배압 밸브를 사용하여 고압 제어 범위를 15bar로 늘릴 수 있지만 해당 부압도 15mbar로 증가했습니다. 원하는 경우 압력 상한을 더 높일 수 있지만 압력 하한도 높일 수 있습니다.

그림 3에 도시된 파일럿 밸브 구동 배압 밸브 제어 방식에서는 전체 제어 범위를 고압측으로 전환하는 것 외에 두 가지 특징도 갖는다. 첫 번째는 더 큰 용기의 진공 압력 제어입니다. 두 번째는 배압 밸브의 빠른 응답 속도로, 교대로 왕복하는 양압과 음압의 빠른 제어를 충족할 수 있다는 것입니다.

4. 결론

위의 기술 솔루션을 통해 정압과 부압 범위에서 진공 압력의 연속 제어와 왕복 교번 제어를 완전히 실현할 수 있으며 높은 제어 정밀도와 속도에 도달할 수 있습니다.

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