Решение высокоточного контроля вакуумного давления (положительного и отрицательного давления) для двухслойного стеклянного реактора

1. Что такое двухслойный стеклянный реактор?

Двухслойный стеклянный реактор сконструирован из двухслойного стекла. Внутренний слой можно поместить в реакционный растворитель для перемешивания реакции, а промежуточный слой можно пропустить через различные источники холода и тепла (охлажденная жидкость, горячая вода или горячее масло) для циклической реакции нагрева или охлаждения.

В герметичном стеклянном реакторе при заданных условиях постоянной температуры реакцию перемешивания можно проводить в условиях вакуума при слегка положительном давлении в соответствии с требованиями, а также можно проводить кипячение и перегонку реакционного раствора. Это идеальное производственное оборудование для современных предприятий тонкой химии, биофармацевтики и синтеза новых материалов.


Двухслойный стеклянный реактор такой же, как и другие реакторы. Давление вакуума является важной регулирующей величиной в процессе реакции. Различные реакционные процессы часто требуют разных значений вакуума (отрицательное давление) или давления (положительное давление).

Однако в подавляющем большинстве емкостных реакторов со стеклянным перемешиванием в настоящее время все еще существуют серьезные недостатки в точном контроле вакуумного давления, которые отражаются главным образом в следующих аспектах:

1. Не существует метода автоматического управления, и многие из них полагаются только на извлечение вакуумных насосов и ручное вмешательство, которое может только улучшить простую вакуумную среду, но не может обеспечить контроль.
2. Некоторые контроллеры вакуумного давления также используют переключательный режим управления воздухозаборником, давление вакуума сильно колеблется, и часто многие из них не могут достичь программного управления.
3. Метод управления единый, и невозможно контролировать степень вакуума во всем диапазоне (1Па ~ 0,1 МПа), и его можно контролировать только в определенном диапазоне. Кроме того, большинство резервуарных реакторов со стеклянным перемешиванием не имеют возможности подачи и управления микроположительным давлением.
4. Во многих реакторах для регулирования скорости откачки используются дроссельные заслонки или шаровые краны. В стеклянных реакторах меньшего размера скорость срабатывания дроссельных заслонок и шаровых кранов слишком мала, чтобы обеспечить точный контроль вакуумного давления, особенно при изменении температуры. Это явление особенно проявляется в процессе реакции.
5. Аналогичным образом, для контроля степени вакуума в реакторе также используется вакуумный насос с регулируемой скоростью. Тем не менее, существует также проблема низкой скорости реакции, приводящая к большим колебаниям вакуумного давления. Кроме того, только регулировка скорости откачки может контролировать только диапазон низкого вакуума (высокого давления), близкого к одному атмосферному давлению, и бессильна контролировать диапазон более высокого вакуума (низкого давления).
6. Многие реакторы предъявляют строгие требования к газовым (или жидкостным) частям, требующие наличия санитарной (или пищевой) арматуры, но большинство существующих электрических регулирующих клапанов не могут удовлетворить этому специальному требованию.

Чтобы решить вышеупомянутые проблемы в двухслойном стеклянном реакторе, в этой статье будет показано полное и продуманное решение, а именно использованиеПропорциональный регулятор давления KAOLUи высокоточный двухканальный ПИД-регулятор в сочетании с вакуумметрами разных диапазонов, реактором, вакуумным насосом и источником воздуха положительного давления образуют замкнутый контур управления.

Благодаря двустороннему режиму одновременного управления входом и выходом (впуск и выпуск) можно достичь автоматического программного управления всем диапазоном вакуума и микроположительного давления, что может обеспечить высокую точность управления и обмениваться данными с главным компьютером для добраться до центрального управления.

2. Метод управления вакуумным давлением (положительное и отрицательное давление, высокое и низкое давление).

Обычно мы принимаем стандартное атмосферное давление (абсолютное давление 1 Бар или 750 Торр) в качестве отправной точки и оговариваем, что давление ниже стандартного атмосферного давления является отрицательным давлением или вакуумной средой, а давление, превышающее стандартное атмосферное давление, является средой с отрицательным давлением или вакуумом. положительное давление (давление) среды.

Тогда контроль давления воздуха в рабочей среде реактора с перемешиванием представляет собой типичную проблему управления вакуумным давлением (положительное и отрицательное давление или высокое и низкое давление).

Типичным методом регулирования положительного и отрицательного давления является метод динамического баланса, принцип которого показан на рисунке 1.

Основной принцип метода динамического баланса заключается в том, что воздухозаборник и выпуск воздуха в управляемом сосуде под давлением достигают определенного заданного баланса. Черная стрелка на рисунке 1 представляет направление потока газа, а красная стрелка представляет передачу и направление электрического сигнала.

Среди них источник воздуха высокого давления используется в качестве источника положительного давления, а вакуумный насос обеспечивает источник отрицательного давления для перекачки воздуха. Регулятор процесса собирает сигнал датчика и сравнивает его с заданным значением, чтобы одновременно регулировать открытие впускного и выпускного клапанов, чтобы впускной и выпускной поток мог достичь заданного значения в сбалансированном состоянии.

Существует два основных преимущества использования метода динамического баланса при регулировании вакуумного давления:

1. Диапазон регулирования огромен и может достигать непрерывного контроля от вакуума до положительного давления.
2. Имеет высокую точность управления во всем диапазоне. При управлении в диапазоне высокого вакуума (низкого давления) открытие выпускного клапана фиксируется, а открытие впускного клапана регулируется. При управлении в диапазоне низкого вакуума или слегка положительного давления открытие впускного клапана фиксируется, а открытие выпускного клапана регулируется.

3. Решение

Устройство контроля вакуумного давления в основном состоит из источника воздуха высокого давления,Вакуумный пропорциональный регулятор давления KAOLU, датчик вакуумного давления, ПИД-регулятор процесса и вакуумный насос.

1. Источник воздуха высокого давления
   Источник газа высокого давления обычно подает газ под высоким давлением, превышающим заданное давление для процесса управления микроположительным давлением. Источником газа обычно является газовый баллон высокого давления, а газовый баллон высокого давления выпускает газ при фиксированном давлении через редукционный клапан.
   
   Это фиксированное давление должно быть немного выше микроположительного давления, которое необходимо контролировать. Если реактором необходимо управлять только в диапазоне вакуума (отрицательного давления), нет необходимости в источнике газа высокого давления, и можно использовать непосредственно атмосферу.
   
   
2. Вакуумный пропорциональный регулятор давления KAOLU
   KAOLU 's Вакуумный пропорциональный регулятор давления представляет собой быстродействующий электронный регулирующий клапан, включающий электрический игольчатый клапан.KAOLU 's Вакуумный пропорциональный регулятор давления подходит для регулировки небольшого расхода на впуске. Для двухслойных стеклянных реакторов небольшого объема впускные и выпускные регулирующие клапаны могут напрямую использовать игольчатые клапаны с электронным управлением, а для реакторов большого объема в качестве впускных клапанов выбираются электронные игольчатые клапаны.
   
   Полное время работыKAOLUРегулятор пропорционального давления вакуума составляет 0,8 с. Быстрое время отклика является одним из важных факторов, гарантирующих точность управления.
   
   
3. Датчик давления вакуума
   Датчик является ключом к измерению вакуумного давления на протяжении всего процесса реакции, а точность его измерения также определяет точность контроля температуры реактора и вакуумного давления, а также эффективность процесса. Обычно рекомендуется использовать высокоточный емкостный вакуумметр.
   
   Во всем диапазоне вакуумного давления две спецификации емкостных вакуумметров (10 Торр и 1000 Торр) могут в основном охватывать весь диапазон от низкого давления (вакуум) до слегка положительного давления (высокое давление), а также могут гарантировать точность измерения × 0,25. % при любом давлении вакуума. Выходной сигнал емкостного вакуумметра, соответствующий диапазону измерения, обычно составляет напряжение постоянного тока 0–10 В, а выходное напряжение имеет линейную зависимость от значения измерения степени вакуума.
   
   В некоторых реакторах для измерения в диапазоне вакуума используется датчик Пирани, но погрешность измерения датчика Пирани относительно велика, а соответствующий сигнал выходного напряжения имеет нелинейную зависимость от степени вакуума, поэтому для измерения обычно используется датчик Пирани. регулирование вакуумного давления не требует высокой точности регулирования.
   
   Особое внимание следует обратить на тот факт, что возможности измерения положительного давления емкостного вакуумметра очень ограничены, а манометр Пирани не может измерять положительное давление. Если необходимо выполнить контроль положительного давления, требуется датчик положительного давления с соответствующей точностью.
   
   
4. ПИД-регулятор процесса
   Регулятор процесса является ключом к достижению контроля вакуумного давления, а его точность сбора данных и точность регулировки определяют конечную точность контроля вакуумного давления. В этом решении используется сверхточный двухканальный ПИД-регулятор процесса, в котором два независимых канала используются для регулировки впускного и выпускного клапана соответственно.
   
   Каждый канал настроен на 24-битный AD, 16-битный DA и операции с плавающей запятой двойной точности, которые могут достигать минимального выходного процента 0,01%. Это самый высокий уровень конфигурации промышленных ПИД-регуляторов в мире. Это также электронный регулирующий клапан, который позволяет легко достичь точности регулирования вакуумного давления более ±1%.
   
   Сверхвысокоточный двухканальный ПИД-регулятор процесса обладает мощными функциями. Параметры ПИД могут быть настроены самостоятельно, и можно сохранить несколько наборов параметров ПИД для удовлетворения потребностей различных процессов реакции. Он также имеет стандартный протокол связи MODBUS, а управление несколькими регуляторами может осуществляться через главный компьютер центрального управления. Компьютерное программное обеспечение, поставляемое с машиной, может выполнять удаленную настройку, сбор данных, отображение и сохранение ПИД-регулятора, что значительно облегчает отладку системы управления вакуумным давлением.

4. Вывод

Таким образом, решение для точного управления вакуумным давлением, предложенное в этой статье, может не только удовлетворить потребности точного контроля вакуумного давления (положительного и отрицательного давления) в двухслойных стеклянных реакторах, но также может использоваться в других различных реакторах и вращающихся устройствах, которые контроль давления вакуума в.

Решение, описанное в этой статье, представляет собой систему регулирования вакуумного давления дискретной структуры. Система управления также может быть интегрирована в соответствии с потребностями и конкретной конструкцией реактора. Клапан с электронным управлением и ПИД-регулятор интегрированы в прибор, что более удобно для общего дизайна и комплектации реактора.

Для получения дополнительной информации оВакуумный пропорциональный регулятор давления KAOLU, пожалуйста, обратитесь к нашемуВеб-сайт.