2022.03.25
Точный контроль вакуума, температуры и скорости вращения во время вакуумной микроволновой сушки (VMD)
доля
БОЛЕЕ ДЕТАЛЬНО
Точный контроль вакуума, температуры и скорости вращения во время вакуумной микроволновой сушки (VMD)
Аннотация: Если сосредоточить внимание на текущих исследованиях и оборудовании в области технологии локальной вакуумной микроволновой сушки, то недостатками являются простое контрольное оборудование, плохой эффект контроля степени вакуума и низкое качество продукции. В этой статье предлагаются соответствующие решения и интеграция вакуумной микроволновой сушки с использованием пневматического пропорционального клапана управления потоком серии FC. Представлен регулятор степени вакуума, температуры и скорости этого типа, а также устойчивый к коррозии пневматический пропорциональный клапан регулирования потока, приводимый в действие шаговым двигателем для регулировки расхода газа, который может точно контролировать процесс вакуумной микроволновой сушки.
1. Вопрос
Вакуумная микроволновая сушка — это новый тип технологии применения микроволновой энергии, сочетающий в себе технологию микроволнового нагрева и вакуумную технологию. В процессе сушки материалов диапазон температур сушки обычно составляет 30–60 ℃, а диапазон степени вакуума обычно составляет 0,01–95 кПа, что дает преимущества высокой производительности сушки, хорошего качества, низкой стоимости обработки и низкого энергопотребления. Кроме того, при сушке при низкой температуре и низком давлении концентрация кислорода низкая, а реакция окисления высушенного материала ослабляется и замедляется, тем самым обеспечивая вкус, внешний вид и цвет материала, а также его легко сушить при нагревании. чувствительные материалы, особенно экстракты традиционной китайской медицины, мясные продукты, химическое сырье, низкотемпературная сушка фруктов и сельскохозяйственной продукции, имеют уникальные преимущества.
Поскольку технология вакуумной микроволновой сушки использует принцип понижения температуры кипения воды под низким давлением и сочетает в себе характеристики быстрого, однородного и низкого энергопотребления микроволнового нагрева. Степень вакуума, температура и скорость вращения являются тремя ключевыми параметрами управления при применении технологии вакуумной микроволновой сушки. При нынешнем местном применении технологии вакуумной микроволновой сушки обычно возникают такие проблемы, как грубое оборудование для контроля, плохой эффект контроля степени вакуума и низкое качество продукции, которые в основном отражаются в следующих аспектах:
(1) Для разных материалов степень вакуума, температура и скорость вращения, необходимые в процессе сушки, совершенно различны. Диапазон изменения степени вакуума очень широк, например, от 0,01 кПа до 95 кПа, поэтому необходимо иметь точное измерение и измерение степени вакуума в широком диапазоне. Для разной степени вакуума необходимы разные методы управления.
(2) Изменение степени вакуума окажет серьезное влияние на температуру испарения, а изменение температуры после микроволнового нагрева приведет к быстрому увеличению степени вакуума. Степень вакуума и температура представляют собой набор переменных, которые влияют друг на друга. Чтобы обеспечить качество продукта, контроль степени вакуума должен иметь быстрое время отклика, чтобы степень вакуума в процессе сушки всегда была постоянной и не подвергалась влиянию изменений температуры, а скорость колебаний степени вакуума после гомеостаза была небольшой. Эксперименты доказали, что использование пневматического пропорционального клапана регулирования расхода позволяет достичь желаемого эффекта.
(3) Помимо необходимости одновременно контролировать степень вакуума и температуру (мощность микроволнового нагрева), чтобы обеспечить стабильность материалов для микроволнового нагрева, также необходимо выбирать и контролировать скорость вращения.
(4) Поскольку для разных материалов требуются разные параметры ПИД-регулирования и параметры процесса, контроллер должен иметь многопрограммные и многопараметрические функции хранения, которые можно легко вызвать в любой момент процесса, чтобы повысить уровень автоматизации. весь процесс сушки.
2. Схема управления вакуумной микроволновой сушкой.
В процессе вакуумной микроволновой сушки необходимо точно контролировать степень вакуума, температуру и скорость поворотного стола. В настоящее время широко используемые схемы управления на Тайване, как правило, относительно просты. Предложенная здесь улучшенная схема показана на рисунке 1.
В системе управления степенью вакуума, показанной на рисунке 1, принят метод, отличающийся от предыдущего метода управления степенью вакуума, то есть к вакуумной камере добавляется канал воздухозаборника и электрический игольчатый клапан с числовым управлением, или так называемый пневматический клапан. Используются клапан регулирования расхода и высокоточный многоканальный контроллер с быстрой скоростью отклика. Эта программа имеет две выдающиеся особенности:
(1) Он может обеспечить точный контроль степени вакуума в диапазоне 0,01–95 кПа со скоростью колебаний менее ± 1%. Конкретная реализация заключается в том, что когда степень вакуума меньше 10 Торр, система управления переходит в восходящий режим. Когда степень вакуума превышает 10 Торр, система управления переходит в режим ниже по потоку. В то же время быстродействующие клапаны и средства управления гарантируют, что изменения температуры окажут минимальное влияние на вакуум.
(2) Оборудован 2-канальным встроенным ПИД-регулятором, который позволяет одновременно контролировать степень вакуума, температуру и скорость поворотного стола. 2 независимых канала используются для измерения, управления и отображения вакуума и температуры, а выходной канал сигнализации может использоваться для управления скоростью поворотного стола или пуском-остановом вращающегося двигателя.
3. 24-битный высокоточный многофункциональный контроллер
Чтобы обеспечить точный контроль степени вакуума, температуры и скорости вращения при вакуумной микроволновой сушке, KAOLU разработала 24-битный высокоточный программируемый универсальный ПИД-регулятор серии FC, как показано на рисунке 2. Эта серия ПИД-регуляторов очень полезна. и экономически эффективным.
Основные показатели производительности контроллеров серии VPC следующие:
(1) Точность: 24-битный АЦП, 16-битный ЦАП.
(2) Максимальная скорость выборки: 50 мс.
(3) Различные входные параметры: 47 входных сигналов (термопара, термосопротивление, напряжение постоянного тока) могут быть подключены к различным датчикам температуры и вакуума для измерения, отображения и управления.
(4) Различные формы выходного сигнала: аналоговый сигнал 16 бит, реле 2 А (250 В переменного тока), твердотельное реле 22 В/20 мА, SCR 3 А/250 В переменного тока.
(5) Многоканальный: независимый 1-канальный или 2-канальный выход. 2 канала могут одновременно измерять и контролировать температуру и степень вакуума, а выходной канал сигнализации можно использовать для управления пуском и остановкой вращающегося двигателя.
(6) Многофункциональность: двунаправленное управление вперед, назад, вперед и назад, управление нагревом/охлаждением.
(7) Программное ПИД-управление: улучшенный ПИД-алгоритм поддерживает дифференциальное управление PV и дифференциальное опережающее управление. Он может хранить 20 групп ПИД и поддерживать 20 программных кривых (по 50 сегментов каждая).
(8) Связь: двухпроводной RS485, стандартный протокол связи MODBUS RTU.
(9) Режим отображения: цифровой зал и полноцветный ЖК-дисплей IPS TFT.
(10) Программное обеспечение: Управление работой контроллера, а также сбор и хранение данных могут осуществляться через компьютер с программным обеспечением.
(11) Размеры: 96×96×87 мм (размер отверстия 92×92 мм).
4. Шаговый двигатель приводит в движение коррозионностойкий высокоскоростной игольчатый клапан.
Чтобы достичь высокой точности регулирования в процессе регулирования степени вакуума, KAOLU разработала серию пневматических пропорциональных клапанов регулирования расхода с различными скоростями потока на основе игольчатого клапана с использованием шаговых двигателей, как показано на рисунке 2. Магнитный гистерезис эта серия намного меньше электромагнитных клапанов и имеет высокоскоростной отклик в течение 1 секунды. В частности, использование технологии уплотнений FKM обеспечивает превосходную коррозионную стойкость клапана. Подробные технические индикаторы показаны на рисунке 4.
(Рисунок 4. Технические показатели электронного игольчатого клапана FC KAOLU )
Для получения дополнительной информации посетитеhttps://www.genndih.com/ru/proportional-flow-control-valve/mid-flow-proportional-valve-0-130L-min.html
Пневматический пропорциональный клапан регулирования расхода FC оснащен модулем схемы привода шагового двигателя, который обеспечивает необходимое питание и сигнал управления для пневматического пропорционального клапана регулирования расхода FC, а также преобразует сигнал постоянного тока в ступенчатое управление биполярным шаговым двигателем, а также может обеспечивать RS485 прямое управление последовательной связью. Его характеристики и размеры показаны на рисунке 5.
При использовании пневматического клапана пропорционального регулирования расхода при вакуумной микроволновой сушке можно также использовать метод управления с разомкнутым контуром для установки игольчатого клапана на переднем конце вакуумного насоса вместо электрического шарового клапана, а степень вакуума можно контролировать, регулируя поток откачки. но стабильность этого метода управления с разомкнутым контуром низкая. Трудно достичь более высоких требований к стабильности. Поэтому обычно рекомендуется использовать метод управления с обратной связью, показанный на рисунке 1, то есть добавить регулирующий клапан впуска воздуха в вакуумную камеру и добиться точного контроля степени вакуума, регулируя поток всасываемого и выхлопного воздуха на выходе. в то же время.
Аннотация: Если сосредоточить внимание на текущих исследованиях и оборудовании в области технологии локальной вакуумной микроволновой сушки, то недостатками являются простое контрольное оборудование, плохой эффект контроля степени вакуума и низкое качество продукции. В этой статье предлагаются соответствующие решения и интеграция вакуумной микроволновой сушки с использованием пневматического пропорционального клапана управления потоком серии FC. Представлен регулятор степени вакуума, температуры и скорости этого типа, а также устойчивый к коррозии пневматический пропорциональный клапан регулирования потока, приводимый в действие шаговым двигателем для регулировки расхода газа, который может точно контролировать процесс вакуумной микроволновой сушки.
1. Вопрос
Вакуумная микроволновая сушка — это новый тип технологии применения микроволновой энергии, сочетающий в себе технологию микроволнового нагрева и вакуумную технологию. В процессе сушки материалов диапазон температур сушки обычно составляет 30–60 ℃, а диапазон степени вакуума обычно составляет 0,01–95 кПа, что дает преимущества высокой производительности сушки, хорошего качества, низкой стоимости обработки и низкого энергопотребления. Кроме того, при сушке при низкой температуре и низком давлении концентрация кислорода низкая, а реакция окисления высушенного материала ослабляется и замедляется, тем самым обеспечивая вкус, внешний вид и цвет материала, а также его легко сушить при нагревании. чувствительные материалы, особенно экстракты традиционной китайской медицины, мясные продукты, химическое сырье, низкотемпературная сушка фруктов и сельскохозяйственной продукции, имеют уникальные преимущества.
Поскольку технология вакуумной микроволновой сушки использует принцип понижения температуры кипения воды под низким давлением и сочетает в себе характеристики быстрого, однородного и низкого энергопотребления микроволнового нагрева. Степень вакуума, температура и скорость вращения являются тремя ключевыми параметрами управления при применении технологии вакуумной микроволновой сушки. При нынешнем местном применении технологии вакуумной микроволновой сушки обычно возникают такие проблемы, как грубое оборудование для контроля, плохой эффект контроля степени вакуума и низкое качество продукции, которые в основном отражаются в следующих аспектах:
(1) Для разных материалов степень вакуума, температура и скорость вращения, необходимые в процессе сушки, совершенно различны. Диапазон изменения степени вакуума очень широк, например, от 0,01 кПа до 95 кПа, поэтому необходимо иметь точное измерение и измерение степени вакуума в широком диапазоне. Для разной степени вакуума необходимы разные методы управления.
(2) Изменение степени вакуума окажет серьезное влияние на температуру испарения, а изменение температуры после микроволнового нагрева приведет к быстрому увеличению степени вакуума. Степень вакуума и температура представляют собой набор переменных, которые влияют друг на друга. Чтобы обеспечить качество продукта, контроль степени вакуума должен иметь быстрое время отклика, чтобы степень вакуума в процессе сушки всегда была постоянной и не подвергалась влиянию изменений температуры, а скорость колебаний степени вакуума после гомеостаза была небольшой. Эксперименты доказали, что использование пневматического пропорционального клапана регулирования расхода позволяет достичь желаемого эффекта.
(3) Помимо необходимости одновременно контролировать степень вакуума и температуру (мощность микроволнового нагрева), чтобы обеспечить стабильность материалов для микроволнового нагрева, также необходимо выбирать и контролировать скорость вращения.
(4) Поскольку для разных материалов требуются разные параметры ПИД-регулирования и параметры процесса, контроллер должен иметь многопрограммные и многопараметрические функции хранения, которые можно легко вызвать в любой момент процесса, чтобы повысить уровень автоматизации. весь процесс сушки.
2. Схема управления вакуумной микроволновой сушкой.
В процессе вакуумной микроволновой сушки необходимо точно контролировать степень вакуума, температуру и скорость поворотного стола. В настоящее время широко используемые схемы управления на Тайване, как правило, относительно просты. Предложенная здесь улучшенная схема показана на рисунке 1.
В системе управления степенью вакуума, показанной на рисунке 1, принят метод, отличающийся от предыдущего метода управления степенью вакуума, то есть к вакуумной камере добавляется канал воздухозаборника и электрический игольчатый клапан с числовым управлением, или так называемый пневматический клапан. Используются клапан регулирования расхода и высокоточный многоканальный контроллер с быстрой скоростью отклика. Эта программа имеет две выдающиеся особенности:
(1) Он может обеспечить точный контроль степени вакуума в диапазоне 0,01–95 кПа со скоростью колебаний менее ± 1%. Конкретная реализация заключается в том, что когда степень вакуума меньше 10 Торр, система управления переходит в восходящий режим. Когда степень вакуума превышает 10 Торр, система управления переходит в режим ниже по потоку. В то же время быстродействующие клапаны и средства управления гарантируют, что изменения температуры окажут минимальное влияние на вакуум.
(2) Оборудован 2-канальным встроенным ПИД-регулятором, который позволяет одновременно контролировать степень вакуума, температуру и скорость поворотного стола. 2 независимых канала используются для измерения, управления и отображения вакуума и температуры, а выходной канал сигнализации может использоваться для управления скоростью поворотного стола или пуском-остановом вращающегося двигателя.
3. 24-битный высокоточный многофункциональный контроллер
Чтобы обеспечить точный контроль степени вакуума, температуры и скорости вращения при вакуумной микроволновой сушке, KAOLU разработала 24-битный высокоточный программируемый универсальный ПИД-регулятор серии FC, как показано на рисунке 2. Эта серия ПИД-регуляторов очень полезна. и экономически эффективным.
Основные показатели производительности контроллеров серии VPC следующие:
(1) Точность: 24-битный АЦП, 16-битный ЦАП.
(2) Максимальная скорость выборки: 50 мс.
(3) Различные входные параметры: 47 входных сигналов (термопара, термосопротивление, напряжение постоянного тока) могут быть подключены к различным датчикам температуры и вакуума для измерения, отображения и управления.
(4) Различные формы выходного сигнала: аналоговый сигнал 16 бит, реле 2 А (250 В переменного тока), твердотельное реле 22 В/20 мА, SCR 3 А/250 В переменного тока.
(5) Многоканальный: независимый 1-канальный или 2-канальный выход. 2 канала могут одновременно измерять и контролировать температуру и степень вакуума, а выходной канал сигнализации можно использовать для управления пуском и остановкой вращающегося двигателя.
(6) Многофункциональность: двунаправленное управление вперед, назад, вперед и назад, управление нагревом/охлаждением.
(7) Программное ПИД-управление: улучшенный ПИД-алгоритм поддерживает дифференциальное управление PV и дифференциальное опережающее управление. Он может хранить 20 групп ПИД и поддерживать 20 программных кривых (по 50 сегментов каждая).
(8) Связь: двухпроводной RS485, стандартный протокол связи MODBUS RTU.
(9) Режим отображения: цифровой зал и полноцветный ЖК-дисплей IPS TFT.
(10) Программное обеспечение: Управление работой контроллера, а также сбор и хранение данных могут осуществляться через компьютер с программным обеспечением.
(11) Размеры: 96×96×87 мм (размер отверстия 92×92 мм).
4. Шаговый двигатель приводит в движение коррозионностойкий высокоскоростной игольчатый клапан.
Чтобы достичь высокой точности регулирования в процессе регулирования степени вакуума, KAOLU разработала серию пневматических пропорциональных клапанов регулирования расхода с различными скоростями потока на основе игольчатого клапана с использованием шаговых двигателей, как показано на рисунке 2. Магнитный гистерезис эта серия намного меньше электромагнитных клапанов и имеет высокоскоростной отклик в течение 1 секунды. В частности, использование технологии уплотнений FKM обеспечивает превосходную коррозионную стойкость клапана. Подробные технические индикаторы показаны на рисунке 4.
| Модель | ФК-20 | ФК-120 | ФК-300 | ФК-1000 |
| Тип клапана | Игольчатый вентиль | |||
| Диаметр дрейфа золотника | 0,9 мм | 2,25 мм | 2,75 мм | 4,10 мм |
| Привод | Управление биполярным шаговым двигателем | |||
| Время отклика | 0,8 секунды (открытие-закрытие) | |||
| Стандартный размер | G1/8” | G3/8” | ||
| Жидкость | Инертный газ и жидкость | |||
| Контактные материалы | Нержавеющая сталь | |||
| Диапазон давления | -1 ~ 7бар | -1 ~ 5 бар | ||
| Максимальный поток | 50 л/мин при 7 бар | 240 л/мин при 7 бар | 290 л/мин при 7 бар | 600 л/мин при 7 бар |
| Линейность | ±2% | ±0,1 ~ 1% | ±0,2 ~ 5% | ±11% |
| Повторяемость (Полный масштаб) |
±0,1% | |||
| Разрешение расхода (длина шага) | 0,1 л/мин | 0,1 ~ 0,2 л/мин | 0,2 ~ 0,75 л/мин | 1л/мин |
| Разрешение сдвига (длина шага) | 12,7 мкм | 25,4 мкм | ||
| Диапазон рабочих температур | 0 ~ 84°С | |||
| Тюлень | Стандартный FKM или другие уплотнения на выбор | |||
| Управляющий сигнал | Постоянный ток: 0 ~ 10 В (или 4 ~ 20 мА) | |||
| Источник питания | постоянный ток: 24 В (12 Вт) | |||
Для получения дополнительной информации посетитеhttps://www.genndih.com/ru/proportional-flow-control-valve/mid-flow-proportional-valve-0-130L-min.html
Пневматический пропорциональный клапан регулирования расхода FC оснащен модулем схемы привода шагового двигателя, который обеспечивает необходимое питание и сигнал управления для пневматического пропорционального клапана регулирования расхода FC, а также преобразует сигнал постоянного тока в ступенчатое управление биполярным шаговым двигателем, а также может обеспечивать RS485 прямое управление последовательной связью. Его характеристики и размеры показаны на рисунке 5.
При использовании пневматического клапана пропорционального регулирования расхода при вакуумной микроволновой сушке можно также использовать метод управления с разомкнутым контуром для установки игольчатого клапана на переднем конце вакуумного насоса вместо электрического шарового клапана, а степень вакуума можно контролировать, регулируя поток откачки. но стабильность этого метода управления с разомкнутым контуром низкая. Трудно достичь более высоких требований к стабильности. Поэтому обычно рекомендуется использовать метод управления с обратной связью, показанный на рисунке 1, то есть добавить регулирующий клапан впуска воздуха в вакуумную камеру и добиться точного контроля степени вакуума, регулируя поток всасываемого и выхлопного воздуха на выходе. в то же время.