Контроль вакуума в буферном резервуаре низкого давления — пропорциональные клапаны регулирования расхода Duet

Контроль вакуума в буферном резервуаре низкого давления

Аннотация: Буферные резервуары низкого давления широко используются в различных вакуумных процессах и оборудовании. В этой статье основное внимание уделяется использованию пропорционального клапана регулирования расхода для точного контроля степени вакуума в буферном резервуаре во всем диапазоне и предлагаются соответствующие решения в соответствии с различными диапазонами степени вакуума и объемом буферного резервуара для удовлетворения различных требований к точному управлению. вакуумного давления в буферной емкости в различных процессах низкого давления.

1. Введение

Буферный резервуар низкого давления — это тип вакуумного контейнера, обычно используемый в вакуумных системах для предотвращения чрезмерной циркуляции вакуумных насосов путем обеспечения «хранения» вакуума. Основной принцип заключается в использовании задержки (объема) для обеспечения более плавной работы вакуума. Во время вакуумного процесса буферный резервуар низкого давления в основном имеет следующие две структурные формы:

Буферный резервуар низкого давления в основном имеет следующие две конструктивные формы:

(1) Ослабление колебаний степени вакуума: буферный резервуар устанавливается между вакуумными установками, чтобы избежать распространения колебаний степени вакуума в непрерывном процессе.

(2) Независимая работа: буферные резервуары устанавливаются между установками, чтобы обеспечить независимую работу, например, во время временных остановок, а также между установками непрерывного и периодического действия.

В случае независимой работы буферный резервуар низкого давления обычно должен выполнять следующие функции:

(1) Для технологических сосудов с небольшим пространством трудно достичь высокоточного постоянного вакуума или программного управления, а колебания и неточность вакуума трудно удовлетворить технологическим требованиям. Для этого к технологическому резервуару последовательно подключают буферный резервуар низкого давления и большого объема, и эта проблема может быть идеально решена за счет точного контроля степени вакуума в буферном резервуаре.

(2) Обеспечить функцию разделения газа и жидкости, чтобы предотвратить попадание рабочей жидкости непосредственно в вакуумный насос.

(3) Обеспечить функцию конденсации, чтобы предотвратить преобразование части растворителя в реакционном сосуде в газ и непосредственное попадание в вакуумный насос, тем самым снижая частоту отказов вакуумного насоса и увеличивая срок службы вакуумного насоса.

Эта статья в основном направлена на использование пропорционального клапана регулирования расхода для точного контроля степени вакуума в буферном резервуаре во всем диапазоне и предлагает соответствующие решения для удовлетворения различных требований по точному контролю вакуумного давления в буферном резервуаре в различных процессах низкого давления. .

2. Решение

В процессе точного контроля степени вакуума в буферном резервуаре низкого давления основным методом управления является регулировка потока воздуха на входе и выходе буферного резервуара, а также достижение точного контроля внутреннего давления буферного резервуара посредством динамического баланса входа и выхода. потока, который представляет собой так называемый метод динамического баланса. Однако в различных вакуумных процессах и оборудовании будут разные требования к диапазону вакуума буферной емкости низкого давления, а также соответствующие режимы динамического управления. Кроме того, буферные резервуары низкого давления разных размеров требуют различных регулировочных устройств, чтобы обеспечить быстрый и точный контроль степени вакуума в буферном резервуаре. Для этих различных требований ниже будут предложены соответствующие конкретные решения и соответствующие детали устройства.

2.1 Методы управления низким вакуумом (высоким давлением) и высоким вакуумом (низким давлением).

Обычно мы называем абсолютное давление ниже одной атмосферы (760 Торр) вакуумом (или низким давлением), а весь диапазон вакуума делится на низкий вакуум (10–760 Торр), высокий вакуум (0,01–10 Торр) и сверхвысокий вакуум. (<0,01 Торр) на три части. В этой статье будет рассмотрен только точный контроль степени вакуума в двух диапазонах: низком и высоком. Для сверхвысокого вакуума не существует хороших технических средств для точного управления, и это в основном достигается только за счет регулирования производительности вакуумного насоса на порядок величины.

В методе динамического баланса для управления степенью вакуума в буферных резервуарах с низким и высоким вакуумом для достижения быстрого и точного эффекта управления необходимо использовать два режима управления: вверх по потоку и вниз по потоку. Переключатель может обеспечить точный контроль всего диапазона вакуума.

Общая структура системы управления степенью вакуума методом динамического баланса буферного резервуара низкого давления показана на рисунке 1. Вся система управления степенью вакуума буферного резервуара в основном состоит из впускного клапана, выпускного клапана, вакуумного насоса, датчика вакуума и ПИД-регулятора. Их соответствующие функции заключаются в следующем:

(1) Роль пропорционального клапана регулирования расхода на впуске заключается в регулировании расхода на впуске. Во время процесса регулирования вакуума в буферном резервуаре поток всасываемого воздуха обычно регулируется в небольшом диапазоне, поэтому впускной клапан обычно представляет собой электрический игольчатый клапан.

(2) Функция пропорционального клапана управления потоком выхлопных газов заключается в регулировании потока воздуха. В процессе управления степенью вакуума в буферном резервуаре поток всасываемого воздуха обычно регулируется в широком диапазоне, поэтому диаметр впускного клапана обычно необходимо настраивать в соответствии с потребностями, которые будут подробно описаны позже.

(3) Роль вакуумного насоса заключается в обеспечении источника вакуума. Во время процесса контроля степени вакуума в буферном резервуаре вакуумный насос следует выбирать в соответствии с требованиями к степени вакуума и объему буферного резервуара.

(4) Функция датчика вакуума заключается в измерении степени вакуума в буферном резервуаре в режиме реального времени и передаче сигнала измерения на ПИД-регулятор. В процессе контроля степени вакуума в буферном резервуаре датчики следует выбирать в соответствии с диапазоном степени вакуума и требованиями к точности буферного резервуара. Вакуумметр обычно должен быть установлен в каждом диапазоне низкого и высокого вакуума. Чтобы обеспечить точность измерений, обычно выбирают емкостный вакуумметр.

(5) Функция ПИД-регулятора заключается в регулировке клапана пропорционального регулирования расхода на впуске и клапана пропорционального регулирования расхода на выпуске соответственно посредством полученного сигнала степени вакуума, чтобы уровень вакуума в буферном резервуаре достигал заданного значения или изменялся в соответствии с заданной программой. При контроле степени вакуума во всем диапазоне, если для покрытия всего диапазона требуются два вакуумметра с разными диапазонами, требуется двухканальный ПИД-регулятор с функцией автоматического переключения датчиков, чтобы можно было осуществлять процесс управления в разных диапазонах. для автоматического переключения. Если для достижения высокоточного контроля вакуума используется емкостный вакуумметр, соответствующий ПИД-регулятор должен иметь 24-битный АЦП и 16-битный ЦАП высокой точности.

В различных диапазонах вакуума буферной емкости для обеспечения точности управления необходимы следующие различные режимы управления.

(1) Режим управления вверх по потоку: Режим управления вверх по потоку также называется режимом регулировки всасывания, который в основном подходит для точного управления в диапазоне высокого вакуума. В режиме управления вверх по потоку пропорциональный клапан управления потоком выхлопных газов в основном полностью открыт и выпускает воздух на полной скорости, а точный контроль высокого вакуума в буферном резервуаре достигается за счет регулировки потока впускного воздуха.

(2) Режим управления на выходе: Режим управления на выходе также известен как режим регулировки выхода воздуха, который в основном подходит для точного управления в диапазоне низкого вакуума. В режиме управления на выходе пропорциональный клапан управления потоком на впуске по существу представляет собой фиксированное отверстие, то есть поток на впуске фиксирован, а точный контроль низкого вакуума в буферном резервуаре достигается за счет регулировки потока выхлопных газов.

Кроме того, следует отметить, что независимо от того, какой режим управления принят, точность управления также ограничена точностью датчика вакуума и ПИД-регулирования. Следовательно, помимо выбора разумных режимов управления на входе и выходе, необходимо также выбрать разумные датчики и контроллеры в соответствии с различными требованиями к точности.

2.2 Контроль вакуума в различных объемах буферных резервуаров

При точном контроле степени вакуума в буферном резервуаре, помимо вышеупомянутого выбора режима управления, также возникает проблема скорости управления, то есть в зависимости от размера объема буферного резервуара и диапазона управления степенью вакуума. , определяются разумная степень вакуума и точная скорость управления. Этот аспект в основном включает в себя следующие два аспекта и основные принципы:

(1) Для буферного резервуара небольшого объема можно выбрать пропорциональный клапан регулирования расхода на впуске, пропорциональный клапан регулирования расхода на выпуске и вакуумный насос с возможностью регулировки небольшого расхода.

(2) Для буферного резервуара большего объема могут потребоваться впускной клапан, выпускной клапан и вакуумный насос с большей возможностью регулирования расхода.


Для получения дополнительной информации о пропорциональном регулирующем клапане потока посетите:
https://www.genndih.com/ru/proportional-flow-control-valve.htm