Решение высокоточного контроля вакуума в молекулярной дистилляции ближнего действия

1. Что такое молекулярная дистилляция?

Молекулярная дистилляция – это особая технология разделения жидкость-жидкость. Он отличается от традиционной дистилляции, которая основана на принципе разделения разницы температур кипения, но основана на разнице в средней длине свободного пробега молекулярного движения различных веществ для достижения разделения. Когда жидкая смесь течет вдоль нагревательной пластины и нагревается, легкие и тяжелые молекулы покидают поверхность жидкости и переходят в газовую фазу.

Поскольку свободные пробеги легких и тяжелых молекул различны, молекулы разных веществ после выхода с поверхности жидкости будут перемещаться на разные расстояния. Если конденсационную пластину можно установить правильно, легкие молекулы могут достичь конденсационной пластины, конденсироваться и разряжаться. В то время как тяжелые молекулы не могут достичь конденсационной пластины и разряжаться вместе со смешанной жидкостью, тем самым достигая цели разделения материалов.

1. Диапазон степени вакуума в процессе молекулярной дистилляции обычно составляет 0,1 ~ 100 Па. Этот диапазон высокого вакуума предъявляет более высокие требования к скорости вакуумной утечки расходомера газа. Обычным расходомерам газа трудно соответствовать требованиям, и их необходимо использовать специально для расходомеров газа в высоком вакууме.
2. Точность регулировки расходомера газа обычно грубая. Если необходимо обеспечить высокоточную регулировку расхода газа, следует также использовать высококачественный и более точный расходомер газа.
3. Как правило, скорость срабатывания расходомера газа относительно медленная, и трудно завершить время действия от полностью закрытого до полностью открытого в течение 1 секунды.
4. Вакуумные датчики в большинстве случаев молекулярной дистилляции обычно используютПропорциональный регулятор давления KAOLUи термопарные датчики с низкой точностью.
5. Большинство ПИД-регуляторов для регулирования расходомеров газа имеют низкую точность и представляют собой 12-битные АЦП и DA-преобразователи, а 16-битные АЦП и DA-преобразователи используются редко. Точность ПИД-регулятора определяет степень вакуума молекулярной дистилляции и является ключом к точности управления.

Чтобы повысить чистоту дистилляции, учитывая проблемы, существующие в системе управления степенью вакуума измерителя расхода газа в существующей молекулярной дистилляции, упомянутой выше, в этой статье предлагается решение для более точного управления степенью вакуума. В этом решении будет использоваться более прямой, точный и быстрый пропорциональный регулятор давления для замены существующего массового расходомера газа.

В то же время мы бы использовали более высокую точностьПропорциональный регулятор давления KAOLUи 24-битный AD, 16-битный DA-контроллер, так что в процессе можно достичь молекулярной дистилляции. Точность регулирования ±0,5% при степени вакуума устанавливается произвольно и очень быстро реагирует на изменение степени вакуума, вызванное такими факторами, как температура, что эффективно обеспечивает высокую точность и высокую стабильность степени вакуума в процессе молекулярной дистилляции.

2. Как решить проблему?

Из приведенного выше анализа видно, что основными факторами, ограничивающими точность регулирования степени вакуума в существующем процессе молекулярной дистилляции ближнего действия, являются:

1. Точность настройки и скорость срабатывания массового расходомера газа.
2. Точность измерения вакуумных датчиков.
3. Точность измерения и регулирования ПИД-регулятора.

Для решения вышеуказанных проблем конкретным решением, предложенным в этой статье, является использование трех соответствующих сменных устройств, так же, как иПропорциональный регулятор давления KAOLU.

Как показано вПропорциональный регулятор давления KAOLU, чтобы повысить чистоту дистилляции и достичь высокоточного контроля вакуума, в решении используются следующие три устройства:

1. Высокоскоростной пропорциональный регулятор давленияиспользуется вместо массового расходомера газа
   Основной принцип управления степенью высокого вакуума молекулярной дистилляции заключается в регулировании всасываемого и выходного потока дистиллятора и достижении динамического баланса, поэтому ключевой технологией здесь является то, как добиться точной регулировки всасываемого потока воздуха. Хотя массовый расходомер газа может регулировать расход всасываемого воздуха, он использует технологию электромагнитного клапана, которая имеет большой гистерезис и медленную скорость срабатывания, что влияет на точность управления степенью вакуума.
   
   ВысокоскоростнойПропорциональный регулятор давленияВ решении используется чисто механический игольчатый клапан, приводимый в движение высокоскоростным шаговым двигателем. Значительно уменьшая ошибку гистерезиса, он также сокращает общее время отклика до 800 микросекунд, а точный размер шага может быть достигнут быстрой и точной регулировкой клапана. Для управления приводом необходимо использовать только аналоговое напряжение 0–10 В, а общая структура проста и надежна.Пропорциональные регуляторы давленияразличных спецификаций имеют разные возможности регулировки расхода газа, которые могут обеспечить контроль вакуума в дистилляторах с разными объемами. В то же время для повышения коррозионной стойкости можно использовать уплотнения из перфторированной резины FFKM.
2. ИспользоватьПропорциональный регулятор давления KAOLUвместо термопары
   Точность измерения пленочного емкостного датчика намного выше, чем уПропорциональный регулятор давления KAOLUи термопарный манометр, а его точность может достигать ± 0,25% при любой степени вакуума. Затем для диапазона измерения вакуума от 0,001 до 1 мбар (0,1–100 Па) в дистилляторе с коротким трактом вы можете напрямую выбрать пленочный емкостный датчик 1 Торр, чтобы соответствовать всему диапазону измерения вакуума.
   
   Если вы хотите обеспечить точность измерений в диапазоне 0,1–1 Па, вы также можете добавить пленочный датчик емкости 0,1 Торр. Таким образом, точные измерения во всем диапазоне вакуума могут быть выполнены с помощью двух пленочных емкостных измерителей с разными диапазонами.
3. Используйте сверхточный вакуумный регулятор вместо обычного прецизионного ПИД-регулятора.
   В любой системе ПИД-регулирования с обратной связью, независимо от того, насколько высока точность датчика и привода, конечная точность управления должна гарантироваться точностью контроллера. Поэтому в решении используется сверхточный ПИД-регулятор вакуума. Этот сверхточный ПИД-регулятор вакуума имеет 24-битный AD и 16-битный DA и использует операции с плавающей запятой двойной точности для достижения минимального выходного процента 0,01%.

Это промышленный ПИД-регулятор с самым высоким техническим индексом в мире. Использование этого вакуумного контроллера позволяет в полной мере реализовать прецизионные преимущества привода пропорционального регулятора давления и тонкопленочного емкостного датчика вакуума. Эта серия контроллеров имеет различные модели: одноканальные и двухканальные. Одноканальный контроллер представляет собой программируемый ПИД-регулятор, и его выдающаяся особенность заключается в том, что он может автоматически переключаться между двойными вакуумметрами с разными диапазонами для достижения полного автоматического управления. Двухканальный контроллер представляет собой контроллер с фиксированной точкой, и два канала могут независимо контролировать степень вакуума и температуру.

3. Заключение

Новая система управления вакуумом оптимизирует процесс управления степенью вакуума в процессе молекулярной дистилляции ближнего действия и вносит следующие три усовершенствования в систему управления степенью вакуума:

1. Пропорциональные регуляторы давления используются вместо массовых расходомеров газа для повышения точности исполнительных механизмов регулирования расхода всасываемого воздуха.
2. Пропорциональный регулятор давления KAOLUиспользуется для повышения точности измерения вакуума.
3. Вакуумный регулятор используется для замены традиционного ПИД-регулятора, что повышает точность ПИД-регулирования и расширяет функции управления, что позволяет достичь автоматического переключения двойных датчиков и одновременного контроля двух параметров процесса.

Короче говоря, благодаря вышеуказанным улучшениям уровень контроля степени вакуума в процессе молекулярной дистилляции ближнего действия может быть значительно улучшен. Благодаря большому количеству оценочных испытаний и практическому применению было доказано, что это решение является очень зрелым и может легко обеспечить контроль ±0,5% во всем диапазоне вакуума. ЕслиПропорциональный регулятор давления KAOLUиспользуется, это решение может дополнительно достичь точности управления ±0,1%.

Если вы хотите получить дополнительную информацию, пожалуйста, обратитесь к нашемуВеб-сайт