Question 1

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

Accepted Answer

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:

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.
Некоторые контроллеры вакуумного давления также используют переключательный режим управления воздухозаборником, давление вакуума сильно колеблется, и часто многие из них не могут достичь программного управления.
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.
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.
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).
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:

Диапазон регулирования огромен и может достигать непрерывного контроля от вакуума до положительного давления.
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.

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.
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.
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.
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.

Question 2

Решение точного контроля вакуума в жидкости. Регулировка толщины жидкофазного трансмиссионного электронного микроскопа.

Accepted Answer

1. Что такое жидкофазный трансмиссионный электронный микроскоп?

В последние годы жидкофазная трансмиссионная электронная микроскопия, основанная на трансмиссионной электронной микроскопии, микронанообработке и технологиях производства тонких пленок, использовалась для создания платформ для микроэкспериментов с различными наномасштабами разрешения, а также для разработки новых методов нанохарактеризации и связанных с ними технологий. поля. Мы предлагаем эффективный способ здесь. Как показано на рисунке 1, стандартная жидкостная ячейка представляет собой кремниевый микрочип с двумя электронно-прозрачными окнами из пленки нитрида кремния (SiN), поддерживаемыми изолирующим материалом, между которыми заполнен образец жидкости.

Теоретически толщину жидкости можно регулировать с помощью прокладки между микрочипами, но в реальных наблюдениях микрочип необходимо поместить в среду сверхвысокого вакуума просвечивающего электронного микроскопа, чтобы давление внутри и снаружи мембранного окна отличается. Это приведет к тому, что окно мембраны будет выступать и расширяться, вызывая изменение толщины жидкости, причем это изменение часто происходит более чем в несколько раз.

Следовательно, если пузырьки не образуются, изменение толщины серьезно повлияет на разрешение наблюдения. Кроме того, для соединения верхнего и нижнего мембранных окон можно использовать столбики, чтобы минимизировать расширение, но такой бассейн жидкости с фиксированной толщиной нельзя загружать разными образцами для наблюдения, что не является универсальным и применимым.

Видно, что выпуклая деформация и расширение жидкой массы в среде сверхвысокого вакуума просвечивающего электронного микроскопа на самом деле является полезной характеристикой. Благодаря этому расширению можно получить образцы жидкости различной толщины при условии, что высокое разрешение будет более универсальным и применимым для наблюдения за различными образцами жидкости. Однако предпосылка того, что густоту жидкости можно регулировать, заключается в том, что ее можно точно контролировать.

Следовательно, чтобы достичь регулируемой толщины жидкого образца в электронном микроскопе жидкой фазы, необходимо попытаться точно контролировать разницу давлений между внутренней и внешней частью мембранного окна бассейна с жидкостью. В этой статье будут представлены соответствующие решения для контроля степени вакуума внутри бассейна с жидкостью. Для высокоточного контроля степени вакуума будет использоваться метод динамического баланса, который может достигать точности управления ± 1% при любой степени вакуума в диапазоне 0,1 ~ 100 кПа и позволяет точно регулировать и постоянно контролировать толщину жидкого образца.

2. Решение

Решение, описанное в этой статье, также использует вышеупомянутый метод динамического баланса для контроля степени вакуума жидкой пробы. Разница в том, что он дополнительно дорабатывается и дается конкретный план реализации и подробное описание.

В соответствии с диапазоном управления степенью вакуума, соответствующим регулировке толщины жидкости, описанной в приведенной выше литературе, мы сначала определили, что диапазон управления степенью вакуума, который должен покрывать раствор, составляет 0,1 ~ 100 кПа, что в основном может удовлетворить все образцы жидкости под жидкостью. фазовый трансмиссионный электронный микроскоп. Кроме того, необходимо регулировать толщину, а точность контроля степени вакуума должна быть лучше ± 1%. Устройство показано на рисунке 2.

Система контроля степени вакуума для регулировки толщины жидкого образца в жидкофазном электронном микроскопе, показанная на рисунке 4, в основном включает в себя вакуумметры,Пропорциональный регулятор давления KAOLU, вакуумные насосы, контроллеры вакуумного давления, компьютеры и их программное обеспечение, их соответствующие функции и их подробные сведения описаны ниже:

Вакуумметр
используется для точного измерения степени вакуума жидких образцов. В вакуумметре используется тонкопленочный конденсаторный вакуумметр с высокой точностью измерения. Чтобы удовлетворить потребности полномасштабного измерения вакуума, имеются два вакуумметра с разными диапазонами.
Пропорциональный регулятор давления KAOLU
используется для точной регулировки потока впуска и выпуска.KAOLUПропорциональный регулятор давления представляет собой высокоскоростной игольчатый клапан с приводом от шагового двигателя. Он может точно и быстро регулировать открытие игольчатого клапана менее чем за 1 с с помощью аналогового сигнала напряжения 0–10 В для достижения высокоточной регулировки расхода. Он очень подходит для небольших размеров контроля вакуума в помещении. Мы оборудуем дваПропорциональные регуляторы давления серии QKLдля регулировки потока впускного и выхлопного воздуха соответственно для достижения высокоточного контроля степени вакуума.
Вакуумный насос
Используется в качестве источника вакуума. Вакуумный насос, используемый в качестве источника вакуума, обычно представляет собой сухой вакуумный насос с низким уровнем загрязнения и снижает воздействие вибрации и шума на весь просвечивающий электронный микроскоп.
Контроллер вакуумного давления
Он используется для получения сигнала измерения вакуумметра и автоматического управленияПропорциональный регулятор давленияв соответствии с заданным значением степени вакуума с помощью ПИД-регулятора, чтобы степень вакуума жидкого образца могла быстро достичь заданного значения и поддерживать его постоянным в течение длительного времени.

Для управления высоким вакуумом в диапазоне 0,1–1 кПа контроллеру необходимо получить сигнал вакуумметра 1 с диапазоном 10 Торр и в то же время зафиксировать регулятор пропорционального давления для выхлопа в полностью открытом состоянии, контроллер автоматически регулирует открытие пропорционального регулятора давления для забора воздуха.

Для управления низким уровнем вакуума в диапазоне 1–100 кПа контроллеру необходимо собрать сигнал вакуумметра 2 с диапазоном 1000 Торр и в то же время зафиксировать регулятор пропорционального давления для воздухозаборника в определенном состоянии открытия. и контроллер управляет пропорциональным регулятором давления выхлопных газов. Открытие регулируется автоматически. Чтобы достичь такого контроля степени вакуума в широком диапазоне, он оснащен независимым двухканальным регулятором.KAOLUВысокоточный пропорциональный регулятор давления серии QKL. Два канала соответствуют получению сигнала от двух вакуумметров и образуют два независимых канала. Контур управления с обратной связью автоматически регулирует степень вакуума в различных диапазонах.
Компьютер и программное обеспечение
Компьютер используется для связи с контроллером вакуумного давления, а компьютерное программное обеспечение может выполнять различные настройки параметров, управление работой, цифровое отображение, графическое отображение, хранение и вызов контроллера вакуумного давления через форму интерфейса. Хотя контроллер вакуумного давления можно использовать отдельно для управления степенью вакуума, им необходимо управлять вручную с помощью кнопок на контроллере, что сложно в использовании, но более интуитивно понятно и просто управлять контроллером с помощью компьютерного программного обеспечения.

Чтобы удовлетворить высокоточные требования регулировки и контроля толщины жидкости, основные технические показатели вышеупомянутых ключевых компонентов следующие:

Вакуумметр
Тонкопленочный емкостный вакуумметр, диапазоны измерения составляют 10 Торр и 1000 Торр соответственно, а точность любого значения измерения вакуума составляет 0,25%.
Пропорциональный регулятор давления KAOLU
Он приводится в движение шаговым двигателем, управляющий сигнал представляет собой аналоговый сигнал напряжения или тока, общее время отклика от полностью закрытого до полностью открытого положения составляет менее 1 с, повторяемость лучше, чем ± 0,1%, а сердечник клапана обладает коррозионной стойкостью. .
Контроллер вакуумного давления
24-битный AD, 16-битный DA, минимальный выходной процент 0,01%, параметры ПИД с функцией самонастройки, связь RS 485 и стандартный протокол связи MODBUS, оснащенный программным обеспечением для компьютерного управления.

3. Заключение

Жидкофазная трансмиссионная электронная микроскопия стала основным методом мониторинга процессов наноматериалов в жидкостях в режиме реального времени. Из-за разницы давлений между жидкостью и высоким вакуумом трансмиссионного электронного микроскопа окно мембраны из нитрида кремния обычно изогнуто, что можно отрегулировать путем регулировки резервуара с жидкостью. Давление вакуума используется для динамической регулировки толщины жидкости, в результате чего образуется ультратонкий слой жидкости в центральной области окна для получения изображений с высоким разрешением.

Благодаря решению, предложенному в этой статье, можно создать независимое устройство контроля степени вакуума для автоматической регулировки и постоянного контроля различной толщины образцов жидкости микрочипа в трансмиссионной электронной микроскопии жидкости и достичь высокой точности управления. Кроме того, автоматический контроль высокоточного вакуума внутри резервуара с жидкостью также обеспечивает возможность динамического изменения толщины жидкости в соответствии с программой, что очень полезно для преодоления ограничения диффузии и достижения состояния объемного растворения.

Таким образом, решение обеспечивает фундаментальный метод измерения и динамической регулировки толщины жидкости с помощьюПропорциональный регулятор давления KAOLU, что позволяет создавать новые экспериментальные конструкции и лучше контролировать химию растворов.

Хотите узнать больше о регуляторе пропорционального давления KAOLU ?
Приглашаем вас посетить нашВеб-сайти нашYouTube канал!

Question 3

Решение проблемы регулирования вакуумного давления в процессе холодной экстракции азотом кофейных и чайных напитков

Accepted Answer

Холодное пивоварение, аналог традиционного горячего заваривания кофе и чая, уже много лет известен во всем мире и популярен благодаря своей уникальной текстуре и вкусу. Процесс производства напитков холодного пивоварения основан на принципе низкотемпературной экстракции, то есть в условиях вакуума температура кипения воды намного ниже, чем при нормальном давлении (100°C), что позволяет варить напитки при низком давлении и температура.

Кроме того, появившиеся в последние годы напитки, обогащенные азотом, после холодного заваривания заполняются азотом под высоким давлением, что сильно изменило текстуру, вкус и визуальные эффекты таких напитков, как кофе и чай.

(Рисунок 1. Принципиальная схема решения для автоматического регулирования вакуумного давления)

Решение, показанное на рисунке 1, позволяет контролировать степень вакуума и высокое давление в контейнере с напитком отдельно, при этом вакуумметр и манометр используются для измерения степени вакуума в контейнере с напитком и давления азота во время наполнения азотом соответственно.

В приведенном выше решении два контура управления с обратной связью предназначены для регулирования степени вакуума и давления соответственно. В целях снижения стоимости и объема общей частью этих двух замкнутых контуров являются впускные и выпускные клапаны и контроллеры, а независимой частью — вакуумметры и манометры.

(1) Автоматический контроль степени вакуума

В процессе контроля степени вакуума сначала включите вакуумный насос и источник воздуха высокого давления. В это время источник воздуха высокого давления может быть не подключен или можно использовать атмосферу нормального давления. Когда скорость выхода газа из контейнера превышает скорость всасывания воздуха, в состоянии контейнера естественным образом образуется вакуум низкого давления.

Затем контроллер выполняет сравнение в соответствии с установленным значением вакуума или программой и полученным сигналом вакуумметра. Контроллер выводит управляющий сигнал в соответствии с алгоритмом ПИД-регулирования в соответствии с разницей после сравнения и одновременно регулирует открытие впускного и выпускного клапана. Измеренное значение вакуумметра быстро приближается и равняется заданному значению, тем самым осуществляя динамическую регулировку контроля степени вакуума.

Следует отметить, что поскольку разные сорта кофе и чая предъявляют разные требования к степени вакуума и скорости изменения в процессе низкотемпературного заваривания, контроллер должен иметь программируемую функцию конструкции, а клапан должен иметь более высокую скорость регулировки.

(2) Автоматический контроль наполнения азотом под высоким давлением.

После завершения процесса контроля степени вакуума и процесса низкотемпературного заваривания можно напрямую выполнить процесс наполнения азотом и процесс управления высоким давлением, и в это время можно отключить вакуумный насос. Когда скорость выпуска воздуха из контейнера ниже скорости впуска воздуха, в герметичном контейнере для напитка естественным образом образуется состояние высокого давления.

Аналогичным образом контроллер сравнивает собранные сигналы манометра в соответствии с заданным значением давления или программой. Контроллер выводит управляющий сигнал в соответствии с алгоритмом ПИД-управления в соответствии с разницей после сравнения и одновременно регулирует открытие впускного и выпускного клапанов, так что измеренное значение манометра быстро приближается и равняется заданному значению, тем самым реализуя динамика регулирования высокого давления.

Следует также отметить, что, поскольку разные сорта кофе и чая предъявляют разные требования к давлению и скорости изменения в процессе наполнения азотом, контроллер также должен иметь программируемую конструктивную функцию, а клапан также должен иметь более высокую скорость регулировки.

Чтобы достичь инженерной реализации проектного содержания решения, показанного на рисунке 1, в соответствии с вышеуказанными требованиями к контролю вакуумного давления настраивается соответствующая система управления вакуумным давлением, конкретная структура которого показана на рисунке 2.

(Рисунок 2 Принципиальная схема системы автоматического регулирования вакуумного давления)

Пропорциональный регулятор давления QKL-B4H компании KAOLU представляет собой устройство, используемое для поддержания или контроля давления жидкости (например, газа или жидкости) в желаемом диапазоне. Он обычно используется в промышленных и производственных процессах, где поддержание постоянного давления имеет решающее значение для обеспечения качества и стабильности конечного продукта.

Пропорциональный регулятор давления QKL-B4H компании KAOLU отличается высокой скоростью, высокой точностью 0,05% полной шкалы и высоким разрешением 1 кПа и, что наиболее важно, сверхстабильностью при целевом давлении. Клиенты использовали наш электронный контроллер вместо дорогого настольного контроллера давления (см. индивидуальные спецификации).

Если вам интересноПропорциональный регулятор давления QKL-B4H компании KAOLU, пожалуйста свяжитесь с нами!

Question 4

Применение пропорционального регулятора давления и пропорционального клапана регулирования расхода при низкотемпературном регулировании потока жидкого газообразного азота

Accepted Answer

Для криогенного контроля температуры в диапазоне температур жидкого азота в настоящее время применяют два наиболее распространенных метода:

(1) Тип прямого погружения: то есть образец для испытаний полностью погружается в жидкий азот для охлаждения и соответствующего контроля температуры, но таким образом температуру охлаждения образца для испытаний нельзя контролировать и регулировать в широком диапазоне низких температур. Его можно регулировать и контролировать лишь в небольшом диапазоне, контролируя давление жидкого азота при температуре, близкой к -196°С.

Кроме того, метод прямого погружения часто не требует, чтобы испытуемый образец достиг времени охлаждения и выдержки, и жидкий азот практически полностью улетучился. В то же время этот метод работы относительно прост и предъявляет высокие требования к реальным операторам, и при незначительной небрежности могут произойти несчастные случаи.

(2) Метод продувки жидким азотом: то есть прямое использование жидкого азота с регулируемым потоком или газообразного жидкого азота для продувки с целью регулирования и контроля низкотемпературной температуры испытуемого образца. Когда метод продувки используется для криогенного контроля температуры, скорость потока жидкого азота или газообразного жидкого азота напрямую связана со стабильностью и надежностью температуры испытуемого образца.

В то же время регулирование расхода низкотемпературной среды всегда было сложным и болезненным моментом в отрасли, требующим, чтобы все компоненты находились вKAOLU Пропорциональный регулятор давленияна низкотемпературном трубопроводе необходимо иметь хорошие характеристики устойчивости к низким температурам, а цена очень дорогая. Некоторые элементарные системы низкотемпературного контроля используют низкотемпературные переключающие клапаны для двухпозиционного управления. Хотя стоимость клапана снижается, точность управления в этом режиме управления переключателем крайне низкая.

Кроме того, выход низкотемпературной среды находится в непосредственном контакте с испытуемым образцом или воздухом в теплообменнике, а водяной пар в воздухе быстро замерзает при охлаждении. По мере увеличения времени охлаждения выход низкотемпературной среды легко блокируется замерзанием. Существует острая необходимость в разработке испытательного устройства, которое могло бы обеспечить контроль сверхнизкой температуры основного устройства управления при комнатной температуре.

Чтобы решить проблемы, связанные с вышеупомянутым методом продувки жидким азотом, в этой статье представлены три решения для регулирования температуры в широком диапазоне температур жидкого азота с различной точностью. Техническая суть решения заключается в достижении точного контроля низкотемпературной температуры путем регулирования расхода или давления источника газа при комнатной температуре, и в этом больше нет необходимости.KAOLU Пропорциональный регулятор давленияиметь устойчивость к низким температурам. В то же время на основе двух вышеуказанных технических решений будет добавлено третье решение в виде электрического нагрева, что позволит достичь более точного регулирования температуры при низкой температуре.

Принцип и анализ

В традиционном методе продувки с криогенным контролем температуры жидким азотом обычно напрямую регулируется скорость продувочного потока криогенной среды жидкого азота и в то же время объединяются датчик температуры и ПИД-регулятор, чтобы сформировать контур управления с обратной связью, и, наконец, достичь контроля криогенной температуры, контролируя скорость потока.

Анализируя вышеупомянутый традиционный метод продувки жидким азотом, можно обнаружить, что основной принцип продувки низкотемпературной среды заключается в создании более высокого давления воздуха в резервуаре с жидким азотом (криогенном хранилище Дьюара), чтобы заставить жидкий азот или газообразный жидкий азот подавать перелив в установленный трубопровод для формирования потока низкотемпературной среды, и, наконец, контроль низкой температуры осуществляется путем регулировки скорости потока. Поэтому газ под высоким давлением в резервуаре с жидким азотом является ключом ко всему этому.

Поскольку давление газа можно регулировать, в стационарном трубопроводе также можно образовывать низкотемпературные среды с различными скоростями потока для достижения цели контроля температуры. В то же время данный метод регулирования давления газа в баллоне с жидким азотом может быть достигнут при комнатной температуре, что позволяет избежать необходимости использования специальных и дорогостоящих электрических криогенных регулирующих клапанов при прямом регулировании расхода криогенной среды.

На основе приведенного выше анализа в этой статье разработаны следующие три схемы управления низкой температурой, которые могут обеспечить различную точность управления.

Схема управления потоком воздухозаборника

Для любого контейнера с определенным размером пространства его внутреннее давление можно отнести к состоянию динамического равновесия, достигнутому впускным и выпускным потоками. Следовательно, если необходимо контролировать давление газа в резервуаре с жидким азотом, одним из эффективных методов является регулировка потока газа в резервуаре с жидким азотом и из него для достижения динамического баланса.

Следует отметить, что в реальной системе низкотемпературного контроля выпуск жидкости или газа резервуара с жидким азотом часто напрямую подключается к трубопроводу охлаждения испытуемого образца. Если поток низкотемпературной среды контролируется непосредственно на выходе из бака с жидким азотом, необходим криогенный клапан. В это время отверстие для выпуска воздуха можно поддерживать постоянным без регулирования скорости потока, и можно регулировать только скорость впускного потока резервуара с жидким азотом. Конкретная схема представлена на рисунке 1.

На рисунке 1 видно, что газ высокого давления (обычно азот) проходит через редукционный клапан, образуя газ с фиксированным давлением, а газ высокого давления комнатной температуры протекает через электрический игольчатый клапан и впускную трубу. в жидкий азот в бутылке Дьюара. После того, как газ под высоким давлением при комнатной температуре попадает в жидкий азот, жидкий азот испаряется и улетучивается в газ. Летучий газ протекает через теплообменник в испытательном устройстве по газоотводной трубке, постепенно повышая давление в герметично закрытой колбе Дьюара.

Разряд после чейнджера. Видно, что при регулировке электрического игольчатого клапана, установленного на воздухозаборном трубопроводе, чем больше отверстие игольчатого клапана, тем быстрее скорость потока воздухозаборника, тем интенсивнее улетучивается жидкий азот, тем выше давление. в бутылке Дьюара и, наконец, поток через. Чем выше скорость потока низкотемпературной среды в теплообменнике, тем выше соответствующая скорость охлаждения. Еще одной важной особенностью этого решения является то, что электрический игольчатый клапан может работать при комнатной температуре.

Видно, что решение по регулированию расхода всасываемого воздуха при комнатной температуре заключается в формировании низкотемпературного контура управления с замкнутым контуром через электрический игольчатый клапан, датчик температуры и программный ПИД-регулятор, так что управление или программа с фиксированной точкой может быть достигнут контроль низкотемпературной температуры. Однако проблема этого решения заключается в том, что точность контроля температуры низкая, и обычно колебания температуры составляют 2–5 °C. Основные причины заключаются в следующем:

(1) Из-за определенной скорости потока газа под высоким давлением давление в бутылке Дьюара изменяется, а изменение давления изменяет скорость потока охлаждающей среды. Процесс сублимации и процесс изменения давления более сложны, что приводит к увеличению расхода и давления на впуске. Это не простая линейная зависимость от температуры, которая является основным фактором, вызывающим неточный контроль температуры. Разве что скорость всего процесса кондиционирования очень быстрая, но зачастую это медленный процесс в действии.

(2) Этот технический метод использования только низкотемпературной среды для контроля температуры имеет недостатки, связанные с быстрым охлаждением и медленным нагревом. Как только фактическая температура превышает заданную температуру, часто требуется медленное охлаждение испытуемого образца для достижения восстановления температуры. Это еще одна причина, по которой регулирование низкого давления вряд ли может обеспечить более высокую точность.

Схема регулирования давления воздуха на впуске

Чтобы решить проблему нестабильности давления в вышеупомянутом процессе управления потоком, другое решение, предложенное в этой статье, заключается в прямом контроле давления в бутылке Дьюара, то есть достижении давления Дьюара путем регулировки и контроля давления высокого давления. -давление подачи газа внутрь баллона. Конкретная схема представлена на рисунке 2.

На рисунке 2 видно, что давление газа высокого давления контролируется в соответствии с заданным значением на входе воздуха с помощью пропорционального регулятора давления, тем самым гарантируя, что давление в бутылке Дьюара всегда находится в точно контролируемом состоянии. Двойной каскадный контур управления с замкнутым контуром, состоящий из регулятора пропорционального давления, датчика температуры и программного ПИД-регулятора (регулятор пропорционального давления является вспомогательным контуром управления, а ПИД-регулятор соединен с датчиком температуры и механизмом пропорционального регулятора давления в основной контур управления). петля).

Вы можете отрегулировать выходное давление пропорционального регулятора давления, чтобы контролировать давление газа в сосуде Дьюара. Чем выше давление в сосуде Дьюара, тем выше скорость потока низкотемпературной среды, протекающей через теплообменник, и соответствующая скорость охлаждения также увеличивается. Быстрее.

Таким образом, ПИД-регулятор автоматически регулирует давление газа в сосуде Дьюара в соответствии с заданным значением или заданной программой, что позволяет достичь более точного контроля криогенной температуры и избежать неопределенности управления, вызванной сложным процессом сублимации. По сравнению с вышеупомянутой схемой управления потоком структура схемы управления давлением также очень проста, что повышает точность регулирования температуры системы контроля температуры и в то же время сохраняет преимущество возможности регулировки при комнатной температуре.

Еще одним выдающимся преимуществом схемы контроля давления является то, что она позволяет контролировать низкую температуру испытательных образцов большого размера, главным образом потому, что контроль давления в бутыли Дьюара с жидким азотом большого размера гораздо более удобен и точен, чем контроль расхода. Схема управления потоком из-за ограничения диапазона регулировки расхода калибром пропорционального регулятора давления, медленная скорость реакции пропорционального регулятора давления большого диаметра также приведет к ошибкам в регулировании температуры.

Хотя схема управления давлением является модернизацией схемы управления потоком, а также повышает точность контроля температуры. Это по-прежнему не решает недостатков быстрого охлаждения, но медленного восстановления температуры в одном методе охлаждения, и все еще существуют проблемы ограниченной точности контроля температуры и медленной скорости контроля температуры.

Схема управления дополнительным давлением на впуске с электрообогревом

Чтобы полностью решить проблему низкой точности контроля температуры и низкой скорости, вызванную блоком охлаждения в одном режиме охлаждения, но медленным восстановлением температуры. В данной статье предлагается еще одна схема оптимизации, то есть на основе схемы регулирования давления на впуске.

Электрический нагреватель добавлен для обеспечения функции обогрева, тем самым обеспечивая активное нагревательное устройство, взаимодействующее с системой охлаждения, образуя систему двойного действия: холода и тепла. Когда температура испытуемого образца ниже заданного значения, автоматический активный нагрев обеспечивает точную настройку, так что температуру можно быстро вернуть к заданному значению. Это также может значительно повысить точность контроля температуры. Конкретная схема представлена на рисунке 3.

Как показано на рисунке 3, схема оптимизации заключается в добавлении электронагревателя на основе схемы, показанной на рисунке 2, то есть в добавлении канала регулирования температуры с функцией чистого нагрева. В то же время, чтобы поддержать реализацию этой функции нагрева, помимо добавления датчика температуры, используется двухканальный ПИД-регуляторСерия QKL от KAOLUтакже используется.

В результате образуются два независимых контура управления: один контур контролирует давление на впуске для достижения грубой регулировки низкой температуры, а другой контур управляет нагревом для достижения точной регулировки низкой температуры, обеспечивая тем самым скорость и точность регулирования температуры на выходе. в то же время.

Решение, предложенное в данной статье, полностью решает проблему необходимости оснащения дорогостоящими электрическими низкотемпературными регулирующими клапанами при низкотемпературном регулировании температурной зоны жидкого азота в прошлом, а также решает проблему плохой точности регулирования температуры низкотемпературные переключающие клапаны.

Три решения, описанные в этой статье, применимы и отвечают различным требованиям регулирования температуры в широком диапазоне температур жидкого азота, и могут быть выбраны и использованы в соответствии с конкретными ситуациями практического применения. Среди них применимый диапазон регулирования температуры схемы управления расходом и давлением составляет 0°C~-150°C, а диапазон контролируемой температуры схемы управления давлением после функции вспомогательного нагревателя составляет 150°C~-150°C. , на верхний предел температуры здесь в основном влияет низкотемпературная стойкость нагревателя.

Все вышеупомянутые схемы управления низкой температурой применимы только к продувочной форме жидкого азота, поэтому температура не очень низкая, но она обеспечивает техническую информацию для прямоточного охлаждения и контроля температуры среды жидкого азота с более низкой температурой.

Для получения информации о пропорциональном регуляторе давления серии QKL KAOLU посетите нашВеб-сайт!

Question 5

Решение высокоточного контроля вакуума в процессе вакуумного оттаивания

Accepted Answer

С развитием экономики и повышением уровня жизни людей все больше внимания уделяется технологическому развитию в области производства, хранения, транспортировки и переработки продуктов питания. Вакуумное оттаивание и производная от него технология вакуумной сублимации-регидратации являются одной из таких новых технологий обработки пищевых продуктов.

Технология вакуумного оттаивания использует характеристики разного давления в состоянии вакуума и разной температуры кипения воды. Водяной пар, образующийся при кипении воды в вакуумной камере, конденсируется в капли воды на поверхности замороженных продуктов при более низкой температуре. Скрытое тепло, выделяющееся при конденсации пара, поглощается замороженными продуктами, и, наконец, температура замороженного продукта повышается до оттаивания.

По сравнению с другими методами оттаивания вакуумное оттаивание имеет такие преимущества, как высокая скорость оттаивания, равномерный эффект оттаивания и низкая температура оттаивания. Кроме того, во время процесса оттаивания замороженные продукты находятся в вакууме и среде с низким содержанием кислорода, что может эффективно подавлять окисление пищевых продуктов и размножение некоторых аэробных микроорганизмов, а также снижать потерю качества.

С развитием технологий появился новый метод, основанный на технологии вакуумного оттаивания: метод вакуумной сублимации-регидратации. Самая большая особенность этого метода заключается в том, что его можно расширить и применить к процессу размораживания других замороженных продуктов, таких как фрукты, овощи, приготовленные продукты и продукты из водной среды.

Таким образом, одним из важных преимуществ методов вакуумного оттаивания и вакуумной сублимации-регидратации является то, что параметры оттаивания (температура и вакуум) могут быть оптимизированы в соответствии с характеристиками замороженных продуктов и потреблением энергии, чтобы достичь наилучшего состояния оттаивания. .

Чтобы решить проблему, заключающуюся в том, что степень вакуума в процессе вакуумной заморозки не может быть запрограммирована и автоматически и точно контролироваться, в этой статье предлагается конкретное решение.

Основной принцип решения заключается в использованииПропорциональный регулятор давления KAOLUрегулировать поток всасываемого воздуха в соответствии с различными настройками вакуумного давления в соответствии с методом динамического баланса и, наконец, достигать степени вакуума оттаивания различных замороженных продуктов при любых настройках. Точный программный контроль осуществляется в фиксированных точках, что делает технологию вакуумного оттаивания более широко применимой и обеспечивает возможность обеспечения качества.

2. Принцип метода динамического баланса для контроля вакуумного давления.

В процессе управления вакуумным давлением наиболее распространенным методом точного управления является метод динамического баланса, как показано на рисунке 3, его основной принцип основан на динамическом балансе между потоком всасывания и потоком выхлопа, тем самым достигая точной регулировки различного вакуума. контроль настроек давления.

(Принципиальная схема принципа метода динамического баланса для регулирования вакуумного давления)

3. Решение

Рабочий процесс системы контроля вакуума заключается в том, что двухканальный контроллер вакуумного давления сравнивает сигнал, полученный от вакуумметра, в соответствии с заданным значением степени вакуума или заданной программой. Контроллер использует алгоритм ПИД для расчета и вывода сигнала управления в соответствии с разницей после сравнения, а сигнал управления управляетПропорциональный регулятор давления KAOLUдинамически регулировать поток всасываемого или выхлопного воздуха, чтобы степень вакуума в вакуумной камере изменялась, что приводит к немедленному приближению измеренного значения вакуумметра к заданному значению для автоматического управления. Описание каждого компонента системы контроля степени вакуума в решении следующее:

(1) Хотя можно использовать существующий вакуумметр, для обеспечения точности контроля степени вакуума рекомендуется использовать высокоточный тонкопленочный емкостный вакуумметр, а точность его измерения при любой степени вакуума может быть лучше 0,3%.

Кроме того, чтобы обеспечить вакуумное оттаивание различных замороженных продуктов, необходимо контролировать степень вакуума в более широком диапазоне степеней вакуума, поэтому для их покрытия рекомендуется использовать два емкостных вакуумметра с разными диапазонами. Рекомендуемые диапазоны двух вакуумметров — 1 Торр и 10 Торр.

(2) Система контроля степени вакуума принимаетПропорциональный регулятор давления KAOLUдля регулировки потока впуска и выпуска соответственно.Пропорциональный регулятор давления KAOLUв сочетании с двумя вакуумметрами с верхним и нижним диапазонами можно достичь точности регулирования лучше 1% во всем диапазоне вакуума. Кроме того, чтобы обеспечить точность управления и стабильность вакуума,Пропорциональный регулятор давления KAOLU должны соответствовать определенным требованиям к скорости утечки и скорости реагирования.

(3) Еще одним ключевым инструментом в системе контроля вакуума является высокоточный двухканальный регулятор вакуумного давления. Его независимый двусторонний канал ПИД-регулирования образует канал управления высоким вакуумом с вакуумметром 1 Торр, электрическим игольчатым клапаном и вакуумметром 10 Торр. Он образует канал управления низким вакуумом с электрическим шаровым клапаном. Важно то, что каждый независимый канал имеет 24-битный AD, 16-битный DA и минимальный выходной процент 0,01%, что может обеспечить точный контроль вакуумного давления.

Кроме того, этот контроллер имеет функцию самонастройки параметров ПИД, которая позволяет быстро достичь разумного выбора параметров ПИД. Он оснащен стандартным интерфейсом связи RS485 и компьютерным программным обеспечением, которое удобно для связи с главным компьютером и использования главного компьютера для настройки параметров управления, работы и переменных процесса. Сбор, отображение, хранение и вызов.

Короче говоря, решение по контролю степени вакуума, предложенное в этой статье, может хорошо удовлетворить все требования к автоматическому и точному контролю степени вакуума в процессе вакуумного оттаивания и очень подходит для лабораторных исследований процесса вакуумного оттаивания и оборудования для вакуумного оттаивания для обработки больших объемов. количество замороженных продуктов.

Хотите узнать больше о регуляторе пропорционального давления KAOLU ? Добро пожаловать в гостисайт KAOLU!

Question 6

Вакуумная система импульсного лазерного генератора гармоник высокого порядка и решение для ее точного управления

Accepted Answer

В последние годы использование ультракороткоимпульсных лазеров для возбуждения благородных газов с целью генерации гармоник высокого порядка обеспечивает простой и экономичный источник крайнего ультрафиолетового света для систем фотоэлектронной спектроскопии с временным и угловым разрешением и когерентной дифракционной визуализации в крайнем ультрафиолетовом свете.

Генерация высших гармоник представляет собой крайне нелинейный оптический процесс, ключевой задачей которого является фокусировка интенсивных лазерных импульсов в контролируемые концентрации благородных газов.

1.Вопрос

Для достижения практических эффектов в процессе генерации гармоник высокого порядка соответствующая вакуумная система должна отвечать следующим требованиям:

(1) В процессе генерации гармоник высокого порядка изменение макроскопических параметров повлияет на атомную плотность и долю ионизации, и может быть достигнуто соответствующее макроскопическое фазовое синхронизм, поэтому макроскопические параметры, такие как эффективная длина взаимодействия, интенсивность лазера и газ может быть использована адаптивная регулировка давления для изменения спектра высших гармоник.

При изменении этих параметров меняется не только порядок гармоник, но и спектральная взвешенность, а это значит, что давление газа (уровень вакуума) внутри газовой ячейки необходимо тонко настраивать и стабильно контролировать, чтобы добиться желаемого более высокого генерация гармоник.

(2) Поскольку гармоники высших порядков легко поглощаются атмосферой, необходимо, чтобы оптический путь гармоник высших порядков поддерживался в состоянии высокого вакуума. Видно, что генератор гармоник высокого порядка должен включать в себя две области с разной степенью вакуума: одна — это область низкого вакуума внутри газовой ячейки с диапазоном абсолютного давления 1 ~ 100 Торр, а другая — абсолютное давление на оптический путь высших гармоник. Область высокого вакуума порядка 0,001 Па.

В этой статье будут предложены соответствующие решения для контроля степени вакуума в этих двух различных областях, особенно подробно представлено стабильное и точное управление степенью вакуума в области низкого вакуума внутри газовой камеры.

2. Решение

Вакуумная камера разделена на две зоны в зависимости от степени вакуума, которые соответственно используются для газовой ячейки и оптического пути передачи гармоник высокого порядка. Для контроля вакуума в этих двух зонах используются следующие два вакуумных контура.

(1) Схема управления оптическим трактом высокого вакуума

В контуре высокого вакуума вакуумной камеры выхлопной трубопровод напрямую соединен со стенкой вакуумной камеры, а газ в вакуумной камере накачивается молекулярным насосом, чтобы достичь высокого вакуума с абсолютным давлением 0,001. Па и используйте датчик Пирани для отслеживания изменений вакуума.

Чтобы вынуть образец после завершения испытания, необходимо надуть вакуумную камеру, чтобы вернуться в атмосферу с нормальным давлением. На стенке вакуумной камеры расположен электрический клапан сдувания, открытие и закрытие клапана сдувания можно контролировать с помощью программы.

(2) Схема управления низким вакуумом газовой камеры. Вакуумный трубопровод напрямую соединен с газовым резервуаром и образует низкий вакуум с газовым баллоном высокого давления, электрическим игольчатым клапаном для регулировки всасываемого потока, емкостным манометром,Пропорциональный регулятор давления KAOLUдля регулировки потока выхлопных газов, сухого насоса и контура управления вакуумным контроллером.

Это метод управления динамическим балансом, позволяющий регулировать поток впуска и выпуска для достижения контроля степени вакуума. Характеристика этого метода заключается в том, что он может обеспечить точный контроль степени вакуума в диапазоне 1Па ~ 0,1 МПа, особенно сочетание 24-битного AD и 16 DA-битного двухканального высокоточного вакуумного контроллера, точность управления может достигать ±1%.

Для получения дополнительной информации оПропорциональный регулятор давления KAOLU, Пожалуйста, свяжитесь с нами, для более подробной информации!

FAQ