Контроль вакуумного давления между отрицательным и положительным давлением – применение электронного клапана регулирования расхода

Непрерывный контроль давления вакуума между низким и высоким давлением (отрицательное и положительное давление)

Аннотация: Для некоторых применений вакуумного давления необходимо обеспечить односторонний или попеременный непрерывный точный контроль между низким и высоким давлением (или от отрицательного давления к положительному давлению). В этой статье основное внимание уделяется применению электронного клапана регулирования расхода для достижения попеременного контроля положительного и отрицательного давления, подробно представлены различные конфигурации и технические параметры регулирующего клапана.

1. Введение

В некоторых приложениях с вакуумным давлением давление воздуха часто требуется изменять в одном направлении или попеременно между низким и высоким давлением (от отрицательного давления к положительному), и весь процесс изменения требует точного контроля. Типичными применениями в этом отношении являются:

(1) Устройство калибровки датчика давления: для некоторых датчиков давления, диапазон измерения которых охватывает отрицательное давление до положительного давления, для их калибровки требуется соответствующая калибровочная камера, а калибровочная камера должна имитировать соответствующую среду вакуумного давления от отрицательного давления до положительного давления. А в процессе калибровки необходимо установить несколько точек калибровки в диапазоне от низкого до высокого давления, постоянно контролировать и измерять от высокого до низкого (или от низкого до высокого) и выполнять калибровку.

(2) Устройство для исследования работоспособности органов легких человека: управление имитацией процесса дыхания посредством положительных и отрицательных изменений давления для изучения динамических характеристик органов легких, тем самым направляя и совершенствуя аппараты искусственной вентиляции легких и связанные с ними инструменты.

(3) Устройство моделирования среды атмосферного давления: в различных авиационных самолетах, автомобилях, электроприборах и других отраслях промышленности необходимо проводить оценочные испытания в среде моделирования атмосферного давления, а соответствующая камера моделирования атмосферного давления также требует непрерывного положительного и отрицательного давления. диапазоны давления регулирования.Иногда даже требуются быстрые изменения между положительным и отрицательным давлением для имитации динамических характеристик быстрого изменения высоты самолета.

(4) Преобразование изоляционных палат в больницах на положительное и отрицательное давление. Операционные во многих больницах в основном представляют собой палаты с положительным давлением. С появлением Covid-19 помещение с положительным давлением необходимо преобразовать в помещение с отрицательным давлением. Требуется даже, чтобы помещение с положительным давлением можно было использовать по мере необходимости для переключения между давлением и отрицательным давлением.

(5) Процесс мгновенного испарения: функция мгновенного испарения приводит к тому, что жидкость перегревается и быстро улетучивается в пар в условиях быстрого изменения положительного и отрицательного давления, что обеспечивает быстрый эффект сушки, и в то же время его можно использовать. для увеличения проникновения жидкости в твердое тело.

(6) Мягкие пневматические приводы для манипуляторов. Большинство мягких пневматических приводов, используемых для создания изгибающего действия, используют положительное или отрицательное давление, а изгибающие силы приводов с положительным и отрицательным давлением объединяются в единую приводную структуру и создают большую блокирующую силу и по-прежнему способен создавать большую деформацию изгиба, что повышает эффективность технических средств мягкого роботизированного захвата в приложениях, требующих деликатного прикосновения.

В этой статье будут предложены соответствующие решения для вышеупомянутых приложений, в которых необходимо обеспечить односторонний или попеременный непрерывный точный контроль между низким и высоким давлением (или от отрицательного давления к положительному давлению). Для различных диапазонов вакуумного давления подробно представлены различные конфигурации регулирующих клапанов и технические параметры.

2. Технические решения

Основной принцип непрерывного контроля интервалов положительного и отрицательного давления показан на рисунке 1. Его цель состоит в том, чтобы точно контролировать непрерывное монотонное изменение (или возвратно-поступательное изменение) давления воздуха в вакуумном сосуде от низкого давления до высокого давления (или от высокого). давление до низкого давления). Ниже приводится конкретное содержание принципа управления:

(1) Принцип управления основан на методе динамического баланса входа и выхода вакуумного сосуда под давлением, который представляет собой типичный замкнутый контур управления.

ПИД-регулятор собирает сигнал датчика давления, сравнивает его с заданным значением и регулирует открытие впускных электронных клапанов управления потоком и выпускных электронных клапанов управления потоком и, наконец, сравнивает измеренное значение датчика с заданным значением для достижения точного управления вакуумным давлением.

(2) Чтобы охватить весь диапазон вакуумного давления от низкого давления до высокого давления, по крайней мере два датчика вакуумного давления сконфигурированы так, чтобы отвечать за отрицательное давление и положительное давление соответственно. ПИД-регулятор представляет собой двухканальное одновременное управление, соответствующее управлению диапазонами низкого и высокого давления, а ПИД-регулятор может автоматически переключать датчики в соответствии с различными диапазонами вакуумного давления.

(3) Контур управления оснащен вакуумным насосом (источник отрицательного давления) и источником газа высокого давления (источник положительного давления) для обеспечения достаточных возможностей низкого и высокого давления.

(4) Когда управление меняется с низкого давления на высокое, открытие впускного электронного клапана управления потоком (впускной поток) вначале намного меньше, чем открытие выпускного электронного клапана управления потоком (вытяжной поток). Различные состояния баланса используются для достижения различного контроля вакуумного давления, и, наконец, открытие впускного электронного клапана управления расходом постепенно становится намного больше, чем открытие выпускного регулирующего клапана, тем самым достигая непрерывного и точного управления рядом заданных значений в диапазоне низких давление до высокого давления. Для управления переходом от высокого давления к низкому давлению описанный выше процесс выполняется в обратном порядке.

3. Конкретная конфигурация программы

Техническое решение, предложенное в этой статье, состоит из двух частей, охватывающих следующие два различных диапазона вакуумного давления.

(1) Абсолютное давление составляет от 7 бар до минимального значения 0,01 мбар (1 Па).

Структура системы управления в этом диапазоне вакуумного давления представлена на рисунке 2.

Электронный клапан регулирования потока используется для точного управления высоким вакуумом, а выдерживаемое давление электрического игольчатого клапана составляет всего 7 бар, поэтому установлено, что диапазон регулирования высокого давления системы управления этой конфигурации не превышает 7 бар.

Кроме того, для применений, требующих быстрого попеременного управления положительным и отрицательным давлением, впускные и выпускные электронные клапаны регулирования расхода должны иметь высокую скорость срабатывания. В настоящее время требуется электронный регулирующий клапан с более высокой скоростью срабатывания.

(2) Абсолютное давление составляет от 15 бар до минимального значения 15 мбар (1,5 кПа).

Чтобы удовлетворить потребности в более высоком давлении, необходимо устранить узкое место высокого давления в решении, показанном на рисунке 2. Поэтому электронный клапан регулирования расхода с высоким давлением и перепадом давления на рисунке 2 заменяется пневматическим клапаном вакуумного типа. управляемый обратный клапан, который может значительно расширить диапазон высокого давления, но с соответствующими жертвами в диапазоне низкого давления. Структура системы управления этого высоковольтного типа представлена на рисунке 3.

Клапан приводится в действие пневматическим пилотным клапаном. Благодаря использованию обратного клапана вакуумного типа с пневматическим управлением диапазон регулирования высокого давления может быть увеличен до 15 бар, но соответствующее отрицательное давление также увеличено до 15 мбар. При желании верхний предел высокого давления можно повысить еще больше, но можно также повысить нижний предел низкого давления.

В этом методе управления обратным клапаном с приводом от пилотного клапана, показанном на рисунке 3, помимо смещения всего диапазона управления в сторону высокого давления, он также имеет две характеристики. Во-первых, это контроль вакуумного давления в большем контейнере. Во-вторых, это быстрая скорость срабатывания обратного клапана, который может обеспечить быстрое управление попеременным возвратно-поступательным движением положительного и отрицательного давления.

4. Вывод

Благодаря вышеуказанному техническому решению может быть полностью реализовано непрерывное управление и возвратно-поступательное попеременное управление вакуумным давлением в диапазоне положительного и отрицательного давления, а также могут быть достигнуты высокая точность и скорость управления.

Для получения дополнительной информации об электронном регуляторе расхода, пожалуйста,зайди сюда.