Aplicación de la Válvula Reguladora Eléctrica Resistente a la Corrosión: Control automático del flujo de ácido fosfórico en el proceso de clarificación de sulfito de sacarosa Resumen: En la actualidad, la válvula reguladora se utiliza generalmente para controlar el caudal de ácido fosfórico líquido en el proceso de clarificación de sulfito de sacarosa. Por lo tanto, la válvula reguladora generalmente tiene el problema de una pobre resistencia a la corrosión, un tiempo de respuesta lento y un bajo nivel automático. Este artículo presenta un nuevo tipo de válvula de regulación electrónica resistente a la corrosión basada en la válvula de aguja, que adopta la propulsión del motor de pasos y la tecnología de sellado de caucho de perfluoroéter FFKM. Tiene un buen rendimiento de sellado y una velocidad de respuesta de microsegundos que puede utilizarse en vacío. Puede ser accionada directamente por una señal de voltaje DC o RS 485, y ha sido utilizada en líneas de producción de sacarosa. 1. Preguntas En el proceso actual de producción de sacarosa, se utiliza generalmente el proceso de clarificación con sulfito, y el sistema de control automático del ácido fosfórico requiere la dosificación automática del ácido fosfórico. De acuerdo con el flujo de jugo de caña, la dosificación de ácido fosfórico se ajusta de forma continua y automática en tiempo real para garantizar la precisión de la adición de ácido fosfórico. La cantidad de adición de ácido fosfórico se controla ajustando el caudal del líquido de ácido fosfórico con una concentración de 85%, pero existen los siguientes problemas que deben resolverse urgentemente: (1) Poca resistencia a la corrosión: La solución de ácido fosfórico con una concentración de 85% es un tipo de ácido inorgánico medio-fuerte, que tiene cierta corrosividad. En la actualidad, la resistencia a la corrosión de la mayoría de las válvulas eléctricas de control de flujo es generalmente pobre y no se puede utilizar para la regulación del flujo de ácido sulfúrico. (2) Bajo nivel de automatización: En la actualidad, la mayor parte de la regulación del flujo de ácido fosfórico sigue utilizando válvulas de control manuales resistentes a la corrosión. La escasa precisión y puntualidad de la adición de ácido fosfórico afecta a la calidad del producto, y es imposible dominar con precisión el uso del ácido fosfórico. (3) Poca precisión y lenta velocidad de respuesta: Aunque también hay válvulas de bola eléctricas/neumáticas y válvulas de mariposa para la regulación del flujo, pero generalmente el diámetro es demasiado grande, la precisión de la regulación es pobre, y la velocidad de respuesta es lenta, lo que no puede cumplir con los requisitos de precisión de regulación del nivel de ppm del flujo de ácido fosfórico. 2. Válvula de regulación eléctrica de precisión resistente a la corrosión La válvula de aguja electrónica resistente a la corrosión desarrollada por KaoLu es una válvula de aguja de medición electrónica inteligente de dos vías, que utiliza un motor lineal de pasos de alta precisión para accionar el eje de la válvula. Los principales indicadores técnicos son los siguientes (1) Material de contacto: acero inoxidable (2) Material de sellado: caucho de perfluoroéter (FFKM) (3) Tiempo de respuesta: 0,8s (desde el cierre total hasta la apertura total) (4) Fluido: gas y líquido (5) Rango de presión: -1~7bar (6) Diámetro interior del acelerador de carrete: 0,9~4,1mm (7) Rango de flujo: 0,1~2000L/m (8) Linealidad: ±0.1~±11% (9) Repetibilidad: ±0,1% (escala completa) (10) Rango de temperatura de funcionamiento: 0~84 (11) Señal de control: 0~10VDC o RS485 (12) Alimentación de trabajo: 24V (≤12W) Para más información sobre el producto, visite https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve.htm

Control preciso de la presión en la fusión de lechos de polvo por láser al vacío Proceso de fusión SLM de baja presión en la fusión del lecho de polvo por láser Características: El baño de fusión es más estable y reduce la porosidad. Requisitos de la atmósfera de baja presión: Se alcanza un control rápido y preciso de la presión del aire dentro de la ventana de proceso de 5kPa~101kPa. Control de la presión Método de control: método de control de dos vías, ajustando la entrada de aire aguas arriba usando la válvula electrónica de control de flujo de aire y la válvula secundaria de control de flujo proporcional aguas abajo al mismo tiempo. También puede ajustar el flujo de entrada de aire y la tasa de escape de la bomba de vacío. Esto materializará un control del nivel de vacío de alta precisión en la fusión del lecho de polvo láser. Para más información sobre la válvula electrónica de control de flujo de aire, visite https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve.htm Sensor: sensor de presión de vacío, el rango de medición es de 5kPa~101kPa, y la precisión es de ±0,2%. Controlador: controlador PID de dos vías, función de control de dos vías

Resumen: La medición espectral y el espectrómetro son medidas técnicas importantes en la detección y el control. Para obtener una precisión de medición satisfactoria, el espectrómetro requiere transductores de presión y temperatura de alta precisión, actuadores y controladores PID, y debe tener las características de una amplia gama de aplicaciones, alta precisión, fácil integración y bajo coste. Este artículo se centrará en las características del control de la presión y la temperatura del espectrómetro, en combinación con los innovadores productos de la válvula de aguja electrónica de la serie FC de KaoLu. También ofrece un programa de medición del espectro de alta precisión y bajo coste, de medición y control de la temperatura y la presión del espectrómetro. 1. La formulación de la pregunta Como método de análisis científico cualitativo y cuantitativo, la medición espectral se ha convertido en una medida técnica importante en diversas investigaciones de detección y control debido a sus ventajas de alta precisión de medición y rápida velocidad de respuesta. Sin embargo, en las aplicaciones prácticas, los cambios de presión y temperatura del gas de muestra afectarán a los resultados de la medición. A continuación se presentan algunos de los trabajos de investigación realizados en el país y en el extranjero sobre el control de la temperatura y la presión en la medición espectral y las características del impacto: ①. Rango de control de la presión Diferentes espectrómetros y espectrómetros tienen diferentes requisitos para el rango de control de la presión. Por ejemplo, la espectroscopia de infrarrojos que utiliza la cureña de gas, la intensidad del pico de absorción se puede lograr mediante el ajuste de la presión del gas de la muestra. El rango de presión general es de 0,5 ~ 60kPa. Cuando se utiliza la tecnología de espectroscopia de absorción láser de diodo sintonizable (TDLAS) para medir la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, se requiere una presión estable en el rango de 6~101kPa. En el control preciso de la presión dentro del detector del espectrómetro de rayos X, la densidad del gas de trabajo debe estabilizarse para garantizar la precisión de la medición del detector. Generalmente, la presión debe ser controlada en torno a una presión atmosférica o superior, mientras que la presión de trabajo del espectrómetro de ruptura inducida por láser debe ser de hasta 275kPa. Se puede observar que el rango de control de la presión del gas de trabajo en el espectrómetro es relativamente amplio, generalmente en el rango de 0,1~300kPa, que básicamente cubre el rango de presión de 4 órdenes de magnitud desde la presión negativa del vacío hasta 3 veces la presión atmosférica. ②. Precisión del control de la presión En la prueba de espectros, la relación entre la intensidad de la línea espectral observada y la densidad real del gas depende de la presión de la muestra de gas, por lo que la precisión del control de la presión determina directamente la precisión de la medición espectral. Por ejemplo, la precisión del control de la presión en el analizador de espectros de la empresa Picarro es de ±0,0005 atmósferas (tasa de fluctuación de ±0,05%@1 atmósfera de presión). En la literatura [1] se informa de que el tanque de absorción se controló cuando la presión establecida era de 6,67kPa. Tras cuatro horas de control continuo, la fluctuación de la presión era de ±3,2Pa, y la tasa de fluctuación era de ±0,047%. La literatura [2] informó que cuando la presión del gas en una celda de muestra también se controló a 6,67kPa, el rango de fluctuación a largo plazo de la presión fue de 7Pa, y la tasa de fluctuación fue de ±0,047%. La literatura [3] informó de la medición de la estabilidad del sistema de control de la presión de la célula de paso múltiple por láser. La presión objetivo se fijó en 60 Torr, la fluctuación máxima fue de ±0,04 Torr en 150~200s, y la tasa de fluctuación fue de ±0,067%. La literatura [4] informó especialmente sobre el diseño y la investigación del sistema de control de temperatura y presión de alta precisión del instrumento de medición espectroscópica. El valor de la presión objetivo es de 18,665kPa, el control de la presión constante durante 42 horas, la desviación máxima es de 5,33Pa, y la tasa de fluctuación es de ±0,014%. La literatura [5] introdujo los resultados del control de presión constante del detector en el espectrómetro de rayos X. Durante la presión constante del gas de trabajo a 940 hPa, la fluctuación fue inferior a ± 2 hPa, y la tasa de fluctuación fue de ± 2%. La literatura [6] introdujo la tecnología de control de presión constante del espectrómetro fotoeléctrico de rayos X en el rango de presión de 0,05~30mbar. Cuando el valor establecido es de 0,1mbar, la precisión constante puede alcanzar ±0,001mbar, y la tasa de fluctuación es de ±1%. ③. Precisión del control de la temperatura En la prueba de espectros, la relación entre la intensidad de la línea espectral y la densidad real del gas también depende de la estabilidad de la temperatura de la muestra de gas. La estabilidad de la temperatura también afectaría a la estabilidad de la presión. La literatura [2] informó que la temperatura del gas en la celda de la muestra se controló a temperatura ambiente (24°C), la fluctuación de la temperatura a corto plazo es de ±0,01°C, la deriva de la temperatura a largo plazo es de ±0,025°C, y la tasa de fluctuación es de ±0,1%. En la literatura [4] se informa de que el sistema de control de temperatura de alta precisión del espectrómetro, la temperatura se controla a 45°C, y la fluctuación de temperatura en 42 horas es de ±0,0015°C, y la tasa de fluctuación es inferior a ±0,004%. En resumen, los cambios de presión y temperatura del gas de muestra son los principales factores que afectan a los resultados de la medición. Por lo tanto, en la medición espectral y en varios espectrómetros, el ajuste y control de la presión y la temperatura del gas de muestra tiene los siguientes requisitos: (1) El rango de control de la presión es muy amplio (0,1~300kPa), pero la precisión de medición y control correspondiente es realmente alta, lo que hace que se exijan mucho los sensores de medición de la presión, las válvulas de control, las bombas de vacío y los controladores correspondientes. Estos cuatro componentes de este sistema de control de bucle cerrado deben coincidir entre sí; de lo contrario, es difícil obtener resultados satisfactorios. (2) Del mismo modo, en el proceso de control de temperatura de alta precisión, los sensores de temperatura, los dispositivos de calentamiento, la fuente de alimentación y el controlador correspondientes deben coincidir. Estos cuatro componentes en el sistema de control de lazo cerrado de temperatura también deben coincidir entre sí. (3) Se utilizarán controladores de alta precisión en los dos sistemas de control de bucle cerrado de presión y temperatura. Para reducir el coste experimental y el coste del espectrómetro, queremos utilizar un controlador de alta precisión con 2 funciones de control automático PID simultáneas. (4) Al centrarse en diferentes mediciones espectrales y espectrómetros, sus estructuras de prueba no son las mismas, lo que requiere la independencia de cada componente en el sistema de control de la temperatura y la presión. De esta manera, es beneficioso para la integración del dispositivo de prueba y el espectrómetro. En general, para obtener la exactitud satisfecha de la medición espectral, se requieren sensores y actuadores de presión y temperatura de alta precisión.Tiene las características de amplio rango de aplicación, alta precisión, fácil integración y bajo costo. Este artículo se centrará en estas características, se combinará con los productos innovadores de KaoLu y proporcionará una medición espectral de alta precisión y rentable y un plan de medición y control de la temperatura y la presión del espectrómetro. 2. Método de medición y control integrado de la presión y la temperatura del espectrómetro 2.1 Diseño del modo de control (1) Modo de control de la presión Como se ha mencionado anteriormente, para el rango de control del espectrómetro (0,1~300kPa), la mejor solución es seleccionar el modo de medición y control correspondiente según el rango de presión específico utilizado. Como se muestra en la Figura 2-1, se recomienda utilizar el modo de control ascendente para el rango de baja presión. Para el rango de alta presión, se adopta el modo de medición y control aguas abajo; también puede adoptar el modo de control bidireccional de control simultáneo aguas arriba y aguas abajo. Figura 2-1 Tres modos de control de la presión El modo de control aguas arriba se adopta para la baja presión, que puede ejercer repetidamente la velocidad de bombeo de la bomba de vacío, de modo que la presión en la cámara de vacío puede ser controlada rápidamente y con precisión. Para la alta presión (como la presión de aproximadamente 1 atmósfera), el modo de control aguas abajo puede controlar eficazmente la velocidad de bombeo de la bomba de vacío, de modo que la presión en la cámara de vacío puede ser controlada de forma rápida y precisa. Al mismo tiempo, se puede evitar el gas de muestra y otros trabajos en la entrada de aire. Utilizando la válvula de aguja electrónica de la serie FC, el nivel de vacío dentro de la cámara puede ser modulado con alta resolución. Si hay regulaciones estrictas sobre el flujo de aire de entrada y la presión de la cavidad, deben ser controlados con precisión y es necesario adoptar el modo de control de dos vías. El modo de control bidireccional puede controlar diferentes flujos de aire de admisión bajo una presión constante, pero el modo de control bidireccional requiere que el controlador tenga una función de control bidireccional, lo que plantea mayores requisitos de capacidad para el controlador. Las características de los tres modos de control anteriores se presentan en detalle. (2) Modo de control de la temperatura Además, el modo de medición y control de la temperatura debe seleccionarse en función de los diferentes rangos de temperatura y de los requisitos de precisión del control de la temperatura. Por ejemplo, cuando la temperatura está cerca de la temperatura ambiente y la precisión del control de la temperatura es alta. Se requiere un modo de control bidireccional con funciones de calefacción y refrigeración. Sólo este modo para garantizar una precisión de control de temperatura suficientemente alta. Si se trata de un rango de temperatura alto, también se recomienda utilizar un método de control bidireccional, es decir, centrarse en la calefacción y suministrar una cierta compensación de refrigeración para mejorar la precisión del control de la temperatura y la estabilidad de la temperatura rápida. 2.2 Cómo elegir el sensor La precisión del sensor es la clave para garantizar la precisión de la medición y el control de la presión y la temperatura, por lo que la selección del sensor es especialmente importante. Para el control de la presión en el rango anterior, se recomienda encarecidamente utilizar el vacuómetro de condensador de película fina con la mayor precisión. La precisión de medición de este vacuómetro puede alcanzar 0,2% de su lectura, y tiene una buena linealidad en todo el rango, lo que es muy fácil de conectar. El controlador realiza un control lineal con alta resolución y pequeña deriva de temperatura. En la selección real, es necesario seleccionar un vacuómetro con un rango adecuado según los diferentes rangos de presión. Para el rango de presión antes mencionado de 0,1~300kPa, se pueden seleccionar dos tipos de vacuómetros, de 2 Torr y de 1000 Torr, para lograr una cobertura precisa del rango de presión. Para el control de la temperatura, cuando la temperatura no es alta, se recomienda encarecidamente el sensor de temperatura de termistor con la mayor precisión de medición. También se recomienda el termistor de alta temperatura o el sensor de temperatura de resistencia de platino para temperaturas más altas. Si la temperatura de calentamiento excede el rango de uso del termistor y del sensor de resistencia de platino, se recomienda utilizar un sensor de temperatura tipo termopar. Estos sensores de temperatura requieren una calibración antes de su uso. 2.3 Cómo elegir el actuador El actuador de control de presión es la clave para determinar si se puede lograr un control constante de alta estabilidad. Como se muestra en la Figura 2-2, se recomienda encarecidamente utilizar una válvula de aguja electrónica accionada por un motor paso a paso con pequeña linealidad e histéresis, y no se recomienda utilizar una válvula de solenoide proporcional con gran histéresis y error de control. La válvula de aguja electrónica puede disponerse en la entrada de aire y en la salida de gas, o puede disponerse una válvula de aguja electrónica según la selección del modo de control aguas arriba o aguas abajo. Si la cámara de vacío del espectrómetro es grande, la válvula de aguja electrónica debe ser sustituida por una válvula controlada electrónicamente con mayor diámetro y velocidad de flujo para lograr un control de presión constante más rápido. Visite https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve.htm Se recomienda utilizar una lámina termoeléctrica semiconductora con efecto Peltier para el actuador de control de temperatura. Esta lámina termoeléctrica tiene un modo de trabajo bidireccional de calentamiento y enfriamiento. Con un termistor y un controlador de alta precisión, se puede lograr un control de temperatura de muy alta precisión, lo cual es muy adecuado para espectrómetros con control de temperatura de cámaras de trabajo pequeñas. Si la cámara de trabajo del espectrómetro es grande y la temperatura es inferior a 300 °C, se recomienda utilizar un baño de circulación de escape externo con función de calentamiento y enfriamiento para la calefacción. Este baño de circulación también tiene función de calentamiento y enfriamiento y puede lograr una alta precisión en el control de la temperatura. Si el espectrómetro trabaja a una temperatura más alta, se recomienda utilizar un método de calentamiento por hilo de resistencia o por luz, y al mismo tiempo, se equipa con un cierto dispositivo de ventilación y enfriamiento para mejorar la velocidad de respuesta del calentamiento, asegurando así la estabilidad y la velocidad del control de la temperatura. 2.4 Cómo elegir el controlador El controlador es la última garantía para conseguir una medición y control de la presión y la temperatura de alta precisión y estabilidad. En el diseño del control de la presión, el controlador debe ser seleccionado de acuerdo con el manómetro y el actuador elegidos. Para la introducción detallada de la selección, por favor refiérase a la literatura [10]. De acuerdo con los cálculos de la literatura, si se quiere garantizar la precisión de la medición y el control de la presión, se debe utilizar un número de colector digital con al menos 16 bits. Del mismo modo, la precisión de la medición y el control de la temperatura también está determinada por el número de colectores digitales. Por lo tanto, para el control de la presión y la temperatura en el espectrómetro, se recomienda utilizar el controlador de adquisición A/D de 24 bits desarrollado por KaoLu con la mayor precisión y rentabilidad, y combinado con la función de control de parámetros PID. De acuerdo con la selección anterior, el esquema final de medición y control de presión y temperatura se muestra en la Figura 2-3. En particular, cabe destacar que el control de presión y temperatura mencionado anteriormente adopta básicamente un modo de control bidireccional. Este controlador de alta precisión desarrollado por nosotros tiene esta función. Además, en la aplicación práctica del espectrómetro, la presión y la temperatura deben ser controladas al mismo tiempo. Se pueden utilizar dos controladores que controlen la válvula de aguja electrónica respectivamente, pero el volumen total del espectrómetro correspondiente aumenta, el funcionamiento se complica y el coste se incrementa. En la actualidad, el controlador de alta precisión recomendado es un controlador PID de doble canal. Dos canales pueden controlar independientemente diferentes parámetros PID y realizar el autoajuste de los parámetros PID al mismo tiempo, y cada canal tiene una función de control bidireccional. Simplifica eficazmente el controlador y reduce el tamaño y el coste del instrumento. 3. Conclusión En resumen, mediante el análisis de los requisitos de medición y control de la presión y la temperatura del espectrómetro, se determina el esquema técnico detallado de medición y control de la temperatura y la presión. La base para la determinación del esquema y los parámetros técnicos de los correspondientes componentes seleccionados se presentan en detalle. El uso de la válvula de aguja electrónica de la serie FC en una modulación de bucle cerrado permite al usuario controlar el nivel de presión con gran precisión. Toda la solución técnica puede satisfacer plenamente los requisitos de medición y control de presión y temperatura del espectrómetro, y tiene las características de alta precisión de medición y control, potentes funciones, amplio rango de aplicación, fácil integración y bajo coste. Salvo el vacuómetro de condensador de película fina, que es un producto importado (el vacuómetro localizado también es opcional), todos los componentes e instrumentos seleccionados en el esquema son de fabricación taiwanesa.

Resumen: Centrándose en el control de alta precisión del medio de baja temperatura en el criostato, este artículo presenta principalmente el método de descompresión y control de la temperatura del medio de baja temperatura y la influencia de la precisión del control de la presión del aire en la estabilidad de la baja temperatura. Tres modos de calentamiento, control de flujo y control de presión, así como las correspondientes condiciones de trabajo específicas que incorporan la válvula eléctrica neumática de control de flujo y los detalles. 1. Introducción En el criostato, la razón principal de la fluctuación de la temperatura del medio criogénico (helio líquido y nitrógeno líquido, etc.) es el cambio de presión (vacío) en la parte superior del medio criogénico en ebullición. Por lo tanto, para alcanzar una temperatura estable dentro del medio criogénico, es necesario controlar con precisión la presión del aire en la parte superior del medio criogénico. El control internacional y localizado de la temperatura de los criostatos adopta mayormente los siguientes tres enfoques técnicos: (1) Método de control activo: El circuito de calefacción entra directamente en la cámara de vacío sumergida en el medio de baja temperatura, y los datos de monitorización de la temperatura en tiempo real de la cámara de vacío se utilizan para comparar con el valor de la temperatura objetivo y luego controlar la corriente añadida al circuito de calefacción. (2) Método de control pasivo: Controlar la presión del aire en la parte superior del medio de baja temperatura para estabilizar la temperatura del medio de baja temperatura. (3) Método de control compuesto: Los dos métodos de control anteriores se combinan, y el circuito de control de la calefacción conduce directamente a la cámara de vacío inmersa en el medio de baja temperatura, y la presión del aire por encima del medio de baja temperatura también se controla al mismo tiempo. El método de control de temperatura por calentamiento por resistencia es ya una tecnología muy madura. Este artículo se centrará principalmente en el método de control de la presión en la parte superior del medio de baja temperatura, e introducirá la influencia de la precisión del control de la presión en la estabilidad de la baja temperatura, así como el método de realización y el esquema específico del control de la presión de alta precisión. 2. La relación entre la precisión del control de la presión del aire y la estabilidad de la temperatura Tomando el hidrógeno líquido como ejemplo, la presión de vapor saturado del hidrógeno líquido y la correspondiente curva de cambio de temperatura se muestran en la Figura 1. Como puede verse en la Figura 1, en un rango de temperatura muy pequeño, la curva anterior puede describirse mediante una línea recta, por lo que puede obtenerse en un rango de temperatura de unos 4K; la fluctuación de la presión del aire de unos 100Pa puede causar una fluctuación de temperatura de unos 1mK. Por lo tanto, se puede considerar que si se quiere alcanzar una fluctuación inferior a 1mK, la fluctuación de la presión atmosférica no puede superar los 100Pa. 3. Tres modos de control de la presión del aire superior En general, existen tres modos de control de la presión del aire en la parte superior del medio criogénico: calentamiento por resistencia, control del flujo y control de la presión. 3.1 Modo de calentamiento por resistencia En el proceso de control de temperatura constante del criostato, el modo de calentamiento por resistencia consiste en colocar un calentador de hilo de resistencia en el medio de baja temperatura. Como se muestra en la Figura 2, el vacuómetro detecta el cambio de la presión del aire en la parte superior, y el controlador PID cambia la corriente de calentamiento para ajustar y controlar la presión del aire en la parte superior, manteniendo la presión del aire en la parte superior constante en el valor establecido. En la figura 2 se puede observar que el modo de calentamiento por resistencia es más adecuado para el método de control de la temperatura de aumento de la presión en la parte superior, pero no puede reducir la presión y la refrigeración. 3.2 Modo de control de flujo El modo de control de flujo es un modo típico de reducción de presión y refrigeración. Como se muestra en la figura 3, la bomba de vacío extrae continuamente el criostato a una determinada velocidad de bombeo para reducir la presión del aire superior. El vacuómetro, la válvula neumática electrónica de control de flujo y el controlador PID forman un bucle de control cerrado. La válvula electrónica de control de flujo neumático de la serie FC ajusta el flujo de aire para mantener la presión de aire superior de forma precisa y constante en el grado de vacío. Se puede observar que el modo de control de flujo es más adecuado para el método de refrigeración y control de temperatura para reducir la presión del aire superior, pero no puede alcanzar la sobrealimentación y la calefacción. Además, en el modo de control de flujo, el bombeo continuo de la bomba de vacío hace que la disipación ineficaz del medio de baja temperatura sea más grave. Para más información sobre la válvula electrónica de control de flujo neumático de la serie FC, visite https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve.htm. 3.3 Modo de control de presión El modo de control de presión es un modo de control de temperatura que puede aumentar o disminuir la presión. Como se muestra en la Figura 4, cuando se adopta la bomba de vacío para evacuar es el modo de reducir la presión. Cuando se adopta la bomba de refuerzo es el modo de aumentar la presión. De este modo, se puede alcanzar un control continuo de la temperatura en una amplia zona de temperatura. El regulador de presión proporcional utilizado viene con una entrada de aire (presión atmosférica). En combinación con la bomba de vacío, puede evitar eficazmente una gran cantidad de disipación ineficaz del medio de baja temperatura mientras se controla la presión superior a una presión constante. Además, el método de sobrealimentación aquí también se puede alcanzar añadiendo un calentador eléctrico al medio de baja temperatura. 4. Detalles adicionales de funcionamiento Durante la implementación de los tres modos de control anteriores, se debe tener en cuenta específicamente los siguientes detalles: (1) Selección del vacuómetro El vacuómetro es un sensor que mide el cambio en la presión del aire en la parte superior. La clave para determinar la estabilidad del control de la temperatura del criostato, por lo que hay que asegurarse de elegir un vacuómetro de alta precisión. En la actualidad, los vacuómetros de alta precisión son generalmente medidores de película capacitiva, y la precisión general es de 0,2%. Como se ha mencionado anteriormente, en el proceso de control de la temperatura constante del hidrógeno líquido alrededor de 4K, se requiere que la fluctuación de la presión del aire no exceda de 100Pa, y ±50Pa. Si corresponde a un control de la presión del aire de 100kPa, la precisión del vacuómetro debe ser superior a ±0,05%. Se puede ver que el control de la temperatura constante con la fluctuación de la temperatura menos de 1mK, también se requiere un medidor de vacío de mayor precisión. (2) Selección del controlador PID En el proceso de control de temperatura constante, el controlador PID recoge el valor medido del vacuómetro a través del convertidor A/D, y luego envía la señal de control al actuador (válvula de aguja eléctrica, regulador de presión y fuente de alimentación de la calefacción, etc.) a través del convertidor D/A después del cálculo. ). Por esta razón, para asegurar que la alta precisión y exactitud de control del vacuómetro puede ser totalmente utilizada y regulada con una válvula electrónica de control de flujo neumático, cuanto más alta sea la precisión de los convertidores A/D y D/A, mejor al menos 16 bits, y se recomienda encarecidamente un controlador PID de alta precisión de 24 bits. (3) Asignación del regulador de tensión El regulador de presión es un dispositivo de control de presión que integra un sensor de presión de vacío, un controlador y una válvula, pero la precisión del sensor de presión de vacío es mucho menor que la del condensador de película fina, y la precisión del controlador también es relativamente baja. Por lo tanto, cuando se utiliza un regulador de tensión, se debe seleccionar un modo de control externo, es decir, se utiliza un condensador de película fina como sensor de control. Además, hay que tener en cuenta que los convertidores A/D y D/A del controlador en el regulador tienen una baja precisión. Por lo tanto, para el control de la presión de aire superior de alta precisión y alta estabilidad, no se recomienda el modo de control de la presión, a menos que se utilice un regulador de tensión de alta precisión fabricado especialmente.

Sustitución localizada de las válvulas de control de gas VDE016 de INFICON y EVR116 de Pfeiffer y de los controladores PID Resumen: No sólo se compara con la VDE 016 de INFICON y la válvula de control de gas EVR 116 de Pfeiffer, sino con la VCC500 de INFICON y el controlador RVC 300 de Pfeiffer. Este artículo presenta los correspondientes productos alternativos localizados válvula electrónica de control de flujo de aire y multi-función de controlador PID de alta precisión. También presenta las características correspondientes y los indicadores técnicos de los productos alternativos localizados. 1. Visión general La válvula de control de gas VDE 016 de INFICON y la EVR 116 de Pfeiffer son en realidad exactamente la misma válvula de control, sólo que el OEM es diferente. Como se muestra en la figura 1, esta válvula de control de gas es una válvula de aguja accionada por un motor paso a paso, que puede convertir una señal de control externa en una posición prescrita de la aguja de la válvula, ajustando así la apertura de la válvula para alcanzar el control del flujo de gas. La señal de control externa puede ser de los siguientes tres tipos : (1) Tensión de simulación DC (0~10VDC) (2) Módulo de interfaz (3) Interfaz RS232 Para esta válvula de control de gas, INFICON y Pfeiffer proporcionaron los controladores correspondientes, como se muestra en la Figura 2, los modelos son: INFICON: VCC500-Z; Pfeiffer: RVC 300. En este artículo se presentarán los indicadores técnicos correspondientes a las válvulas de control y los controladores mencionados, y se presentarán los productos alternativos correspondientes localizados y sus indicadores técnicos, con el fin de proporcionar productos rentables para la sustitución localizada. 2. Indicadores técnicos de los productos extranjeros 2.1 Especificaciones de la válvula de control de gas Los parámetros de rendimiento de las válvulas de control de INFICON y Pfeiffer se muestran en la Tabla 1, y los indicadores técnicos se muestran en la Tabla 2. 2.2 Indicadores técnicos del controlador Los indicadores técnicos del rendimiento del controlador de INFICON y Pfeiffer se muestran en la Tabla 3. Modo de funcionamiento Control de la presión, regulación del flujo de gas Salida analógica 4 canales: señal del sensor de presión de vacío, señal de la válvula (0-10VDC), posición de la válvula, tensión de referencia de +10VDC (10mA) Salida numérica 8 canales: válvula abierta, válvula cerrada, posición de la válvula, error de la válvula, error del sensor, preparación, divergencia, estado del sensor Entrada analógica 2 canales: punto de ajuste de la presión de vacío (valor estándar), punto de ajuste del flujo (valor estándar) Entrada numérica 8 canales: reducción de flujo, adición de flujo, cierre externo, apertura externa, modo de flujo, modo de presión, apertura de descarga, apertura de escape Característica Después de un corte de energía, enciende la salida "alcanza el valor estándar", entonces puede ajustar la tolerancia Unidad de visualización mbar, Pa, Torr, mV Idioma Inglés, alemán Interfaz de comunicación RS232C, RS485 Tipo de controlador PI automático: puede elegir el paso de velocidad de control 1-99 PID: el usuario puede definir los parámetros Precisión de control ±5% Sensor FS Precisión de la pantalla ±0,2% Sensor FS Fuente de alimentación Tensión90 ~250VAC Peso 1,65 kg A partir de los indicadores técnicos de los controladores mencionados y de la experiencia de aplicación práctica, se puede constatar que los controladores INFICON y Pfeiffer tienen las siguientes deficiencias (1) Medición y control de un solo canal: es decir, sólo se puede recoger una señal de manómetro de vacío y una válvula de control. Aunque hay múltiples canales de entrada y salida analógicos y digitales, sólo se puede realizar un control en bucle cerrado. Este controlador de un solo canal no podrá cubrir el amplio rango que requieren dos vacuómetros. (2) No hay función de autorregulación PID: La mayor desventaja de los controladores INFICON y Pfeiffer es la falta de la función de autorregulación de los parámetros PID, lo que trae inconvenientes en las aplicaciones prácticas, requiriendo que los usuarios encuentren los parámetros PID adecuados por sí mismos. A veces los parámetros PID óptimos no se pueden obtener al final, lo que afecta seriamente el efecto de control. (3) Poca precisión de control: La precisión de control es de ±5% de la escala completa del sensor, lo que muestra básicamente que el circuito de adquisición y control en el controlador utiliza convertidores A/D y D/A de 12 bits, que es la clave para determinar la precisión de control. 3. La válvula electrónica de control de flujo de aire de KaoLu sustituye a las válvulas de control de INFICON y PFA La válvula de control de INFICON y Pfeiffer es una típica válvula electrónica de control de flujo de aire accionada por un motor paso a paso. El indicador de rendimiento es muy superior. La única desventaja es que la apertura de la válvula de aguja es pequeña, por lo que provoca un flujo pequeño. Además, el precio es demasiado caro. Con el fin de alcanzar la sustitución de la válvula de control de flujo de gas y mejorar el bajo costo de alto rendimiento, KaoLu también utilizó el motor paso a paso en la tecnología de la válvula de aguja para la localización, y desarrolló una serie de válvula electrónica de control de flujo de aire con diferentes tasas de flujo. Como se muestra en la figura 3, se ha sustituido por completo, y el precio es sólo un tercio de los productos extranjeros. Los indicadores técnicos detallados se muestran en la figura 4. Por favor, visite https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve.htm (Figura3 Válvula electrónica de control de flujo de aire FC de KaoLu) Modelo FC-20 FC-120 FC-300 FC-1000 Tipo de válvula Válvula de aguja Diámetro de deriva del carrete 0,9mm 2,25mm 2,75mm 4,10mm Actuador Control de motor paso a paso bipolar Tiempo de respuesta 0,8seg (de abierto a cerrado) Tamaño estándar G1/8" G3/8" Fluido Gas inerte y líquido Materiales de contacto Acero inoxidable Rango de presión -1 ~ 7bar -1 ~ 5bar Caudal máximo 50L/min @7bar 240L/min @7bar 290L/min @7bar 600L/min @7bar Linealidad ±2% ±0,1 ~ 1% ±0,2 ~ 5% ±11% Repetibilidad (escala completa) ±0,1% Resolución de flujo (longitud de paso) 0,1L/min 0,1 ~ 0,2L/min 0,2 ~ 0,75L/min 1L/min Resolución de cambio (longitud de paso) 12,7um 25,4um Rango de temperatura de funcionamiento 0 ~ 84ºc Sello FKM estándar u otras opciones de juntas Señal de control DC: 0 ~ 10V (o 4 ~ 20mA) Fuente de alimentación DC: 24V (12W) (Figura4 Indicadores técnicos de la válvula electrónica de control de flujo de aire FC de KaoLu) 3. El controlador PID localizado de alta precisión de doble canal sustituye a los controladores INFICON y PFA Para aprovechar al máximo la precisión de las mediciones de los manómetros de vacío (como los manómetros de película capacitiva), se necesitan convertidores analógico-digital y digital-analógico de al menos 16 bits para la adquisición de datos y el control del controlador. En los últimos años, KaoLu ha desarrollado la serie FC de controladores PID de alta precisión y 24 bits de uso general, como se muestra en la figura 5. Esta serie de controladores PID es mucho más potente que los productos extranjeros, pero el precio es sólo una octava parte de los productos extranjeros. Sus principales indicadores de rendimiento son los siguientes (1) Precisión: A/D de 24 bits, D/A de 16 bits. (2) Multicanal: 1 o 2 canales independientes. Los 2 canales pueden realizar la medición y el control simultáneos de la temperatura y la presión. (3) Variedad de parámetros de salida: 47 tipos de señales de entrada (termopar, resistencia térmica, voltaje DC) pueden alcanzar la prueba simultánea, la visualización y el control de diferentes parámetros. (4) Multifunción: control bidireccional de avance, retroceso, avance y retroceso. (5) Control PID: El algoritmo PID mejorado soporta el control diferencial PV y el control de avance diferencial. Hay 20 grupos de PID. (6) Conmutación de sensor dual: Cada canal puede soportar la conmutación de sensor dual de alta y baja temperatura y alto y bajo vacío. Dos canales pueden formar una combinación de control con un total de cuatro sensores conectados. (7) Control de programa: Puede crear y almacenar hasta 20 programas de condensación por sí mismo, y sólo tiene que seleccionar y llamar para iniciar la condensación (modo de control de programa). En el control del grado de vacío, el modo de control aguas abajo es más adecuado para el grado de vacío cercano a la presión atmosférica, pero el modo de control de entrada de aire aguas arriba es necesario para el control del grado de vacío de menos de 10mbar. Por lo tanto, para satisfacer el grado de control de vacío completo, se puede utilizar el sensor doble y el modo de control de dos vías como se muestra en la Figura 6. En el modo de control mostrado en la Figura 6, es necesario utilizar las funciones de control de avance y retroceso y de conmutación automática del sensor doble del controlador de doble canal de la serie FC-20 anterior, es decir, durante los diferentes procesos de control de la presión del aire; el controlador conmuta automáticamente el rango correspondiente. El medidor de vacío, y selecciona la válvula electrónica de control de flujo de aire correspondiente para el control.

Un tutorial detallado sobre el grado de vacío y el método de control de la temperatura en la caja de guantes Resumen: Con el fin de alcanzar potentes funciones de la caja de guantes para dos variables ambientales de vacío y temperatura en la caja de guantes. Este artículo se centra en la solución integrada para la medición y el control precisos del vacío y la temperatura, y describe los métodos ascendentes, descendentes y bidireccionales. También presenta la aplicación específica del modo de control de conmutación en diferentes rangos de grado de vacío, y demuestra la nueva válvula de control de flujo proporcional y el controlador PID de ultra alta precisión de 24 bits utilizado en el control. 1. Preguntas Las cajas de guantes de vacío se utilizan a menudo para sustancias fácilmente oxidables y delicuescentes. Las reacciones químicas, el procesamiento de materiales y las pruebas de rendimiento que requieren operaciones manuales en un entorno anaeróbico y anhidro son muy útiles. La función principal de la caja de guantes es proporcionar un entorno de vacío y fácil de usar, pero en las aplicaciones prácticas actuales la mayoría de las cajas de guantes sólo utilizan el entorno anaeróbico y las funciones de operación manual de la caja de guantes, y no dan plena capacidad al papel de la caja de guantes. La aplicación más potente de la caja de guantes también se refleja en los dos aspectos siguientes: (1) La caja de guantes de vacío es una caja ambiental hermética, y el grado de vacío final puede alcanzar generalmente alrededor de 10Pa, por lo que el grado de vacío en la caja de guantes puede ser controlado en cualquier punto de ajuste entre 10Pa y la presión atmosférica según sea necesario. Se pueden llevar a cabo varias reacciones químicas, experimentos y pruebas que son sensibles al vacío; también se pueden llevar a cabo varias operaciones manuales sin cambiar ni destruir el entorno de vacío. (2) Además del vacío, la temperatura es otra variable ambiental importante para muchas reacciones, experimentos y pruebas. Colocando el correspondiente dispositivo de calentamiento en la caja de guantes, se pueden realizar diversos estudios experimentales bajo el entorno combinado de temperatura y grado de vacío. Y así sucesivamente, también se pueden configurar otras condiciones ambientales de cantidades físicas para formar condiciones de prueba de acoplamiento de cantidades físicas múltiples bajo diversas condiciones de contorno. Con el fin de lograr el pleno rendimiento de una caja de guantes de vacío, se centra en dos variables ambientales de grado de vacío y la temperatura en la caja de guantes. Este artículo presenta en detalle la solución integrada para la medición y el control precisos del grado de vacío y la temperatura, e introduce los diferentes rangos de grado de vacío de los modos de control ascendente, descendente y bidireccional en el proceso de control del vacío. 2. Control de vacío en la caja de guantes La caja de guantes pertenece a una cavidad de bajo vacío. El grado de vacío de la caja de guantes utilizando una bomba mecánica puede alcanzar generalmente una presión absoluta de unos 10Pa. Mediante el vacío y el llenado con gas inerte, el grado de vacío de la guantera puede controlarse desde 10Pa hasta una atmósfera (presión absoluta de 0,1MPa). Para el control en tal rango de vacío que abarca cuatro órdenes de magnitud, se utilizarán sensores de vacío con diferentes precisiones según las necesidades reales, y habrá diferentes modos de control en consecuencia. A continuación se presenta el contenido específico de cada modo de control. 2.1 Modo de control ascendente Como se muestra en la Figura 1, bajo la condición de que las velocidades de bombeo de la bomba de vacío aguas abajo se mantienen constantes. El modo de control aguas arriba consiste en ajustar la apertura de la válvula de control de flujo proporcional del puerto de entrada de aire aguas arriba a través del controlador de presión de vacío PID de acuerdo con la señal de medición del vacuómetro, es decir, controlando el flujo de entrada para mantener la presión en la guantera en el punto de ajuste. El modo aguas arriba se utiliza a menudo para el control de alto vacío. 2.2 Modo de control descendente Como se muestra en la Figura 2, bajo la condición de que la velocidad de bombeo de la bomba de vacío aguas abajo se mantiene constante, el modo de control aguas abajo consiste en ajustar la apertura de la válvula de control de flujo proporcional de la salida de aire aguas abajo a través del controlador de presión de vacío PID de acuerdo con la señal de medición del vacuómetro, es decir, mediante el control del flujo de aire, la presión en la guantera se controla en el valor establecido. Podemos ver que el modo aguas abajo se utiliza a menudo para el control de bajo vacío. 2.3 Modo de control bidireccional Los modos de control aguas arriba y aguas abajo mencionados anteriormente tienen sus propias ventajas, y rara vez se utilizan solos en las aplicaciones prácticas. Por lo general, los modos aguas arriba y aguas abajo se integran juntos, lo que constituye el llamado modo de control bidireccional, como se muestra en la Figura 3. En el modo de control bidireccional, se requiere que el controlador de presión de vacío tenga funciones de control hacia adelante y hacia atrás, es decir, control inverso para la válvula de control de flujo proporcional aguas arriba y control inverso para la válvula de control de flujo proporcional aguas abajo. 2.4 Modo de conmutación automática del sensor doble Como se ha mencionado anteriormente, si la medición y el control precisos del grado de vacío se llevan a cabo en el rango completo de 10Pa~0,1MPa, generalmente es necesario configurar dos manómetros de diafragma de alta precisión de 1000Torr y 10Torrswitch automáticamente. Como se muestra en la figura 4, el punto de conmutación alto (2-3) es el punto alto donde funciona el sensor de bajo vacío, y el punto de conmutación bajo (1-2) es el punto bajo donde funciona el sensor de alto vacío. El controlador realiza el cálculo de suavización entre estos dos puntos. Cuando el muestreo continuo de la medición de bajo vacío PV1 y de la medición de alto vacío PV2 está por debajo del punto de conmutación inferior, se cambia al sensor de vacío grueso. Cuando el muestreo continuo del valor medido de bajo vacío PV1 y el valor medido de alto vacío PV2 está por encima del punto de conmutación superior, se realiza la conmutación al sensor de alto vacío. 3. Selección del vacuómetro, la válvula y el controlador 3.1 Selección del sensor de vacío Al igual que otros sensores, los distintos sensores de vacío también tienen un determinado rango de medición y precisión. La regla básica es que un sensor con un amplio rango de medición tiene poca precisión; un sensor con alta precisión de medición tiene un rango de medición más estrecho. En el caso de la caja de guantes, como se muestra en la figura 5, los sensores de vacío utilizados suelen tener las tres categorías siguientes: (1) Vacuómetro convencional: Medidor de vacío Pirani, la precisión es de ±(15~50)% de la escala completa, pero un medidor de vacío puede cubrir la escala completa. (2) Vacuómetro de alta precisión: manómetro de diafragma, la precisión es de ±2,5% de la escala completa, si cubre el rango de 10Pa~0,1MPa, generalmente se requieren dos vacuómetros de 1000Torr y 10Torr. (3) Medidor de vacío de ultra alta precisión: medidor de vacío para semiconductores, la precisión es de ±0,05% de la escala completa, y el rango efectivo es de 50Pa ~ 0,1MPa, que no puede cubrir un vacío más alto. 3.2 Selección de la válvula eléctrica En la guantera de control de vacío, generalmente hay dos tipos de válvulas: una es una válvula de entrada de aire que ajusta el flujo en la entrada de aire, y la otra es una válvula de escape que ajusta el flujo de escape. Las válvulas de admisión de aire se utilizan sobre todo para la regulación de pequeños caudales, por lo que generalmente se seleccionan válvulas de aguja. Las válvulas de escape se utilizan sobre todo para la aspiración, por lo que generalmente se requieren válvulas de bola de mayor diámetro. Debido al control automático, tanto las válvulas de aguja como las de bola deben ser accionadas por tensión continua, corriente continua o señal digital (RS485), lo que constituye la llamada válvula de control de flujo proporcional. La válvula de control de flujo proporcional selecciona una válvula de control de flujo proporcional accionada por un motor de pasos de pequeño tamaño, como se muestra en la Figura 6. Esta válvula de control de flujo proporcional tiene una alta velocidad de respuesta (dentro de 1s) y linealidad (dentro de 1%). Para la válvula de control de flujo proporcional de la serie FC, visite https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve.htm 3.2 Selección del controlador A partir de los diferentes modos de control del grado de vacío de la guantera, se puede ver que el proceso de control del grado de vacío plantea altos requisitos para el controlador. Como se muestra en la Figura 7, el controlador seleccionado debe cumplir los siguientes criterios: (1) Al menos es un controlador PID, y tiene la función de autoajuste de parámetros PID. (2) La precisión del propio vacuómetro es alta. Para dar todo el juego a la precisión de la medición del vacuómetro, el controlador PID que necesita la adquisición de datos y el control debe tener una alta precisión. Se recomienda que el controlador tenga una adquisición A/D de 24 bits y una salida D/A de 16 bits. (3) Se requieren al menos 2 canales para lograr la medición y el control simultáneo de la temperatura y el grado de vacío, también para reducir el espacio de instalación. (4) Funciones de acceso a múltiples señales de entrada, que pueden conectar directamente las señales de entrada de diferentes tipos de sensores como termopar, resistencia térmica, tensión continua, etc., para lograr la comprobación, visualización y control simultáneos de diferentes parámetros. (5) Función de control de avance y retroceso para alcanzar el modo de control bidireccional. (6) Con la función de conmutación de sensor dual, cada canal puede soportar la conmutación de sensor dual de alta y baja temperatura y alto y bajo vacío. Dos canales pueden formar una combinación de control con un total de cuatro sensores conectados. (7) Función de control de programa, puede crear y guardar múltiples programas de control por sí mismo, y sólo necesita seleccionar y llamar para iniciar (modo de control de programa). (8) Dispone de una interfaz de comunicación para conectar con el ordenador, como la interfaz RS485 del protocolo estándar MODBUS. 4. Control de la temperatura de la caja de guantes Además de proporcionar un entorno de vacío, la caja de guantes también puede poner un dispositivo de calefacción en la caja de guantes para realizar diversos experimentos y pruebas a diferentes temperaturas, por lo que es necesario introducir la función de control de temperatura en la aplicación de la caja de guantes. El control de temperatura es una tecnología muy madura y clásica, que generalmente se realiza utilizando un controlador PID en combinación con un sensor de temperatura. Con el fin de reducir el coste y el volumen de instalación, generalmente se utiliza un controlador PID multicanal para controlar la temperatura y el grado de vacío al mismo tiempo. El controlador se comunica con un ordenador para mostrar y almacenar los datos de control y las curvas de medición. Por lo general, no se requiere que la temperatura de trabajo en la caja de guantes sea demasiado alta, pero si la protección térmica y el enfriamiento se hacen bien, también se puede lograr el rango de temperatura de trabajo por encima de 1000°C. El sensor de medición de la temperatura suele elegir un termopar. Si la precisión de la medición es alta, también se puede elegir la resistencia térmica y el sensor de temperatura de termistor. Estos sensores se pueden conectar directamente al controlador PID de alta precisión mencionado anteriormente. 5. Conclusión A través de la introducción del contenido anterior, se explican básicamente los diversos métodos de control del grado de vacío y la temperatura en la guantera y los principales sensores, la válvula de control de flujo proporcional y los controladores PID involucrados. En aplicaciones específicas, se pueden realizar mejoras parciales en la estructura y función específicas de la caja de guantes, y el diseño general, la instalación y la integración de la caja de guantes también pueden llevarse a cabo de acuerdo con los requisitos reales. Aunque este artículo sólo introduce la medición y el control del grado de vacío y la temperatura en la caja de guantes, estos métodos y contenidos específicos de implementación también pueden extenderse y aplicarse al control de los parámetros de prueba en otros campos que son más sensibles al entorno de la atmósfera, como la baja temperatura, la cantidad geométrica, la óptica y la acústica.