Bidirektionaler Massendurchflussregler der MCD-Serie, mit IPC-Option
Sind Sie jemals auf eine geniale neue Idee gekommen, die Sie gerade ausprobieren mussten, nur um festzustellen, dass Ihre Forschungsausrüstung nicht für das konfiguriert war, was Sie vorhatten? Ich möchte Ihnen den bidirektionalen Massendurchflussregler der neuen MLCD-Serie von Alicat vorstellen, ein Gerät, das allein die Strömung vor oder nach oder gleichzeitig mit oder ohne Vakuum steuern kann und auch den absoluten Druck sowohl im Durchfluss als auch im Durchfluss steuert Sackgassen-Systeme. Es ist der vielseitigste Durchflussregler, den Sie jemals besitzen werden.
Das folgende Whitepaper beschreibt die Erstellung der MCD-Serie und einige ihrer zahlreichen Anwendungen. Sie können das MCD White Paper PDF hier herunterladen.
Bidirektionale Massenstromregler: MCD-Serie
Alicat Scientific, Inc. wurde von einem Kunden beauftragt, einen Massendurchflussregler zu entwickeln, der die Hauptaspekte eines “Doppelblock- und Entlüftungs” – Ventilsystems zusammen mit der Durchfluss- und / oder Drucksteuerung beinhaltet. “Doppelblock- und Entlüftungsventile” werden typischerweise verwendet, um Instrumentierungs- oder Prozesssysteme von ihren Gasquellen zu isolieren.
Bidirektionaler Massendurchflussregler der MCD-Serie mit zwei Proportionalventilen
Während des Entwicklungsprozesses wurde eine Testeinheit montiert, die die Einlass- und Auslassventile eines Zweiventil-Druckreglers am Einlass zu einem Massendurchflussmesser platziert. Durch Einstellen der Firmware-Steuerparameter zum Steuern des absoluten Drucks an dem Ausgangsanschluss des Messgeräts wurde eine Absolutdrucksteuerung erreicht. Dieser Steuermodus würde automatisch Gas zu dem Prozessvolumen hinzufügen oder Gas aus dem Prozessvolumen extrahieren (und entlüften), wie es zum Aufrechterhalten des Drucksollwerts erforderlich ist. Das Messgerät zeigte weiterhin alle Standardparameter für Absolutdruck, Temperatur, Volumenstrom und Massendurchfluss an. Dies allein führte zu einer Verbesserung der Nützlichkeit für den Kunden, indem ihm genau mitgeteilt wurde, wieviel Gas bei der Aufrechterhaltung des befohlenen Druck-Sollwertes beteiligt war.
Durch Änderung der Regelgröße von Absolutdruck zu Massendurchfluss zeigte die Vorrichtung eine angemessene Massenflussratensteuerung.
Als nächstes wurde die Sollwerteingabe so konfiguriert, dass bidirektionale Befehle akzeptiert wurden. In diesem Modus könnten sowohl positive als auch negative Sollwerte befohlen werden. Ein positiver Fluss wäre ein Fluss, der von der Steuerung zu dem Prozess fließt, und ein negativer Fluss wäre ein Fluss, der von dem Prozess in die Steuerung kommt. Dieser Modus funktionierte auch ohne Softwaremodifikationen einwandfrei.
Bidirektionaler Massendurchflussregler der MCD-Serie, mit IPC-Option
Nach diesen ersten Tests wurde eine eng integrierte mechanische Konfiguration entworfen und ein Prototyp hergestellt. Sowohl Konfigurationen mit kleinem Durchfluss als auch große Durchflussmengen wurden an Kunden zur Prüfung von Produktionsstrangprodukten verkauft. Hier sind einige Beispiele:
1. Testen der Fluss-Druck-Charakteristik von Atemschutzgeräten. In dieser Anwendung wurden sowohl positive als auch negative Flüsse erzeugt, während Drucksteigerungen oder -abfälle aufgezeichnet wurden. Als das Gerät zwischen den Modi umgeschaltet wurde, wurden unterschiedliche Fluss- und Druckwerte notiert.
2.Durchfluss- und Dichtheitsprüfung eines Industrieventilprodukts mit mehreren Anschlüssen. Hier wurden Drücke an einer Anzahl von Anschlüssen angelegt, während die Durchflussraten protokolliert wurden. Als die Komponente von einem Modus zum anderen verschoben wurde, hörten die Strömungen auf einem Weg auf und begannen entlang eines anderen. Durch Überwachung der Strömungen an allen Anschlüssen können interne und externe Leckagewege sowie die Charakterisierung von Strömungswegblockierungen charakterisiert werden.
3.Eine entfernte Umweltüberwachungsstation muss regelmäßig ihre Genauigkeit überprüfen lassen. Normalerweise würden getrennte Massendurchflussregler verwendet werden für die folgenden Aufgaben:
- Zeichnen Sie den Fluss aus dem Probenstapel durch den Infrarot-Analysator, um eine Vielzahl von Schadstoffen zu erkennen.
- Senden Sie eine kontrollierte Menge eines Kalibriergases durch den Analysator, um den ordnungsgemäßen Betrieb zu überprüfen.
Zusätzliche Ventile und / oder manuelle Eingriffe durch den Bediener sind erforderlich.
Anstelle der üblichen Anordnung würde ein Alicat MCD so angeschlossen, dass das Einlassventil vom Kalibriergas gespeist wird und das Auslassventil zu einer Vakuumpumpe geführt wird. Die Prozessverbindung würde dann mit dem Analysator verbunden werden. Für die meiste Zeit ist das Gerät für einen Volumenstrom von 5 LPM in negativer Richtung programmiert, wodurch ein fester Volumenstrom durch den Analysator aus dem Probenstapel gezogen wird. Während des Kalibrierungszyklus wird der Controller angewiesen, einen positiven 100 CCM-Fluss von der Kalibrierungsgasflasche zu dem Analysator zu liefern, der schließlich aus dem Probenstapel austritt. Dieser Zyklus kann unter lokaler Computersteuerung ohne zusätzliche Steuerventile durchgeführt werden.
4.Ein Überdruckventil prüfen. Hier wird der MCD verwendet, um den von einem Überdruckventil gesehenen Druck gleichmäßig zu erhöhen. Dies geschieht durch die Vorgabe einer festen Massendurchflussrate. Der absolute Druck wird überwacht. Wenn das Überdruckventil öffnet, hört der Druck auf zu steigen. Als nächstes wird dem Controller befohlen, zu fließen. Der neu angezeigte Druck wird protokolliert. Ein negativer Fluss wird dann für eine kurze Zeit befohlen, um den Druck zu reduzieren, gefolgt von einem erneuten Test des Öffnungsdrucks.
Die Flexibilität der MCD-Serie ermöglicht die Verwendung als “Universal Control Element”. Für Forscher in vielen Bereichen ist die Fähigkeit, ihre Ideen zeitnah umzusetzen, für ihre Produktivität von größter Wichtigkeit. Ein Experiment ist tausend Stunden Spekulation wert. Wenn Sie jedoch die “tausend Stunden” warten müssen, bis spezielle Orderinstrumente ankommen, kann ein großer Teil dieses Vorteils verloren gehen. Wenn mehrere Alicat MCD-Controller zur Hand sind, können die Forscher die Proof-of-Concept-Experimente schnell und einfach innerhalb von Minuten oder Stunden anstatt Wochen oder Monaten zusammenstellen.
Generische Beispiele für die Verwendung der Geräte der MCD-Serie sind:
- Massendurchflusskontrolle von einer Druckquelle zu einem Prozess bei oder über Atmosphärendruck.
- Massendurchflusskontrolle von einer Druckquelle zu einem Vakuumprozess.
- Volumetrische (unkorrigierte) Flusskontrolle in und aus Prozessen, ohne Verbindungskonfiguration oder die Programmierung zu ändern.
- Absolute Druckregelung eines geschlossenen Volumens, die einen gleichmäßigen Druckanstieg nach oben und unten durch bidirektionale Massendurchflussregelung erfordert.
- Absolutdruckregelung eines fließenden Prozesses.
- Absolute Gegendruckkontrolle eines fließenden Prozesses.
Die Controller der MCD-Serie sind selbstverständlich mit allen standardmäßigen Alicat-Funktionen wie Gasauswahl und serieller RS-232-Kommunikation ausgestattet.