Tecnología de control rápido y preciso del grado de vacío y la temperatura en el proceso de halogenación por impulsos al vacío

Resumen: Los productos braseados son alimentos tradicionales, y el proceso de pulso de vacío puede mejorar eficazmente la calidad y acortar el tiempo de producción, y se utiliza cada vez más en el desarrollo y la producción de productos braseados. Centrándose en los requisitos de control rápido y preciso para el parámetro de proceso importante del grado de vacío en el nuevo proceso de pulso de vacío, este artículo presenta la solución completa y el contenido de la implementación en detalle utilizando la válvula de control de flujo proporcional de la serie FC.

1. Pregunta
Como alimento tradicional y nutritivo, los productos estofados son muy apreciados por el público y constituyen un alimento instantáneo para el ocio y el turismo. El proceso actual de fabricación de productos braseados se divide principalmente en dos categorías: el método tradicional de braseado y el método de secado al vacío, y el nuevo método de braseado al vacío tiene características sobresalientes. En comparación con el método tradicional, el método de cocción al vacío no sólo puede acortar el tiempo de cocción. Puede acortar el tiempo de 8 horas a 80 minutos, mejorar en gran medida la eficiencia de la producción, conservar el sabor de los alimentos, y también puede reducir el contenido de microorganismos en 4 órdenes de magnitud, por lo que la seguridad del producto se mejora en gran medida.

El proceso típico de pulso de vacío se muestra en la figura 1. El proceso de pulso de vacío tiene unos requisitos elevados en cuanto al equipo y requiere un control preciso de dos parámetros importantes (grado de vacío y temperatura) en el proceso de braseado. Los requisitos específicos son los siguientes:
(1) La medición en tiempo real del grado de vacío y de la temperatura puede ser alcanzada al mismo tiempo, y el control preciso implica el programa establecido. Por lo tanto, el controlador debe tener al menos dos funciones independientes de adquisición de señales y de control.
(2) Como se muestra en la Figura 1, es necesario controlar con precisión el grado de vacío y la temperatura de acuerdo con los límites superior e inferior del ajuste del grado de vacío y la temperatura y la velocidad de cambio correspondiente. Esto equivale a requerir que el controlador tenga una capacidad de control de la curva de programa precisa.
Este artículo se centra en las soluciones correspondientes a los requisitos anteriores, y presentará los controladores integrados de vacío y temperatura que pueden utilizarse en los procesos de braseado al vacío, e introducirá la válvula de control de flujo proporcional FC resistente a la corrosión, accionada por motores paso a paso para la regulación del flujo de gas, que puede satisfacer bien los requisitos de control preciso del proceso de braseado al vacío.

2. Esquema de control del proceso de trenzado al vacío por impulsos
El grado de vacío y la temperatura deben ser controlados con precisión en el proceso de braseado al vacío, y la implementación del sistema de control específico se muestra en la Figura 2.

En el proceso de control del grado de vacío que se muestra en la figura 2, se adopta un método diferente al anterior de control del grado de vacío, es decir, se añade un canal de entrada de aire a la cámara de vacío, se utiliza un controlador multicanal y una válvula de aguja de control numérico con un tiempo de respuesta rápido y una alta precisión. Este programa tiene dos características destacadas:
(1) Puede alcanzar un control preciso del grado de vacío en el rango de 0.1~1000mBar, y tiene una tasa de fluctuación de menos de ±1% en todo el rango. La implementación específica es que cuando el grado de vacío es inferior a 10torr, el control adopta el modo ascendente; cuando el grado de vacío es superior a 10torr, el control adopta el modo descendente. Al mismo tiempo, las válvulas de control de flujo proporcional de respuesta rápida y los controles garantizan que los cambios de temperatura tengan un efecto mínimo en el vacío.
(2) El controlador PID integrado de 2 canales equipado puede alcanzar el control simultáneo del grado de vacío, la temperatura y la velocidad sintonizable. 2 canales independientes para la medición, control y visualización del vacío y la temperatura.
(3) El ordenador central puede comunicarse con el controlador en tiempo real para diseñar, editar, almacenar y cargar varias curvas de proceso de grado de vacío y control de temperatura.

3. Controlador multifuncional de alta precisión de 24 bits
Para alcanzar el control preciso del grado de vacío, la temperatura y la velocidad de rotación en el secado por microondas al vacío, KaoLu ha desarrollado el controlador universal PID programable de alta precisión de la serie FC, como se muestra en la figura 2. Esta serie de controladores PID son muy útiles y rentables.

Los principales indicadores de rendimiento de los controladores de la serie VPC son los siguientes:
(1) Precisión: A/D de 24 bits, D/A de 16 bits.
(2) Velocidad máxima de muestreo: 50ms.
(3) Varios parámetros de entrada: Se pueden conectar 47 señales de entrada (termopar, resistencia térmica, tensión continua) a diversos sensores de temperatura y vacío para su medición, visualización y control.
(4) Varias formas de salida: señal analógica de 16BIT, relé de 2A (250V AC), relé de estado sólido de 22V/20mA, SCR de 3A/250VAC.
(5) Multicanal: salida independiente de 1 o 2 canales. 2 canales pueden alcanzar la medida y el control simultáneos de la temperatura y del grado del vacío, y el canal de la salida de la alarma se puede utilizar para controlar el start-stop del motor giratorio.
(6) Multifunción: control de avance, retroceso, control bidireccional de avance y retroceso, control de calefacción/refrigeración.
(7) Control del programa PID: El algoritmo PID mejorado soporta el control diferencial PV y el control de avance diferencial. Puede almacenar 20 grupos de PID y soportar 20 curvas de programa (50 segmentos cada una).
(8) Comunicación: RS485 de dos hilos, protocolo de comunicación estándar MODBUS RTU.
(9) Modo de visualización: sala digital y LCD TFT en color verdadero IPS.
(10) Software: El funcionamiento del controlador y la adquisición y almacenamiento de datos se puede alcanzar a través del software del ordenador. (11) Dimensiones: 96×96×87mm (tamaño del agujero 92×92mm).

4. El motor paso a paso acciona la válvula de aguja de alta velocidad resistente a la corrosión
Para alcanzar un ajuste de alta precisión en el proceso de control del grado de vacío, KaoLu ha desarrollado una serie de válvulas de flujo de control proporcional con diferentes caudales basadas en la válvula de aguja que utiliza motores de paso, como se muestra en la figura 2. La histéresis magnética de esta serie es mucho menor que la de las válvulas de solenoide, y tiene una respuesta de alta velocidad en 1 segundo. En particular, el uso de la tecnología de sellado FKM permite que la válvula tenga una resistencia superior a la corrosión. Los indicadores técnicos detallados se muestran en la figura 4.

Modelo	FC-20	FC-120	FC-300	FC-1000
Tipo de válvula	Válvula de aguja
Diámetro de la deriva del carrete	0,9mm	2,25mm	2,75mm	4.10mm
Actuador	Control de motores paso a paso bipolares
Tiempo de respuesta	0,8seg (de apertura a cierre)
Tamaño estándar	G1/8"			G3/8"
Fluido	Gas inerte y líquido
Materiales de contacto	Acero inoxidable
Rango de presión	-1 ~ 7bar			-1 ~ 5bar
Flujo 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 del paso)	0,1L/min	0,1 ~ 0,2L/min	0,2 ~ 0,75L/min	1L/min
Resolución de desplazamiento (longitud de paso)	12,7um		25,4um
Rango de temperatura de funcionamiento	0 ~ 84°c
Sello	FKM estándar u otras opciones de juntas
Señal de control	DC: 0 ~ 10V (o 4 ~ 20mA)
Fuente de alimentación	DC: 24V (12W)

(Figura 5 Indicadores técnicos de la válvula de aguja electrónica FC de KaoLu)

Para más información, visite https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve/mid-flow-proportional-valve-0-130L-min.html

La válvula de flujo de control proporcional FC está equipada con un módulo de circuito de accionamiento de motor paso a paso, que proporciona la fuente de alimentación y la señal de control necesarias para la válvula de flujo de control proporcional FC, y convierte la señal de CC en control de paso del motor paso a paso bipolar, y también puede proporcionar el control directo RS485 de la comunicación en serie. Sus especificaciones y dimensiones se muestran en la Figura 5.

Cuando se utiliza la válvula de control de flujo proporcional en el secado por microondas al vacío, también se puede utilizar el método de control de bucle abierto para instalar la válvula de aguja en el extremo delantero de la bomba de vacío en lugar de la válvula de bola eléctrica, y el grado de vacío se puede controlar ajustando el flujo de bombeo, pero la estabilidad de este método de control de bucle abierto es pobre. Es difícil alcanzar los requisitos de estabilidad más altos. Por lo tanto, generalmente se recomienda utilizar el método de control de bucle cerrado que se muestra en la figura 1, es decir, añadir una válvula de control de entrada de aire a la cámara de vacío, y lograr un control preciso del grado de vacío ajustando el flujo de entrada de aire y el flujo de escape al mismo tiempo. El uso de la válvula de control de flujo proporcional de KaoLu puede ayudar a lograr la función deseada.