Le régulateur de débit massique bidirectionnel de série MCD, montré ici avec l’option IPC

Vous est-il déjà arrivé de trouver une nouvelle idée ingénieuse que vous deviez absolument essayer, pour vous rendre compte que votre équipement de recherche n’était pas configuré pour ce que vous vouliez faire ? Je voudrais vous présenter notre nouveau régulateur de débit massique bidirectionnel de série MCD d’Alicat, un instrument qui peut, seul, contrôler les débits en amont et en aval, ou les deux en même temps, avec ou sans vide, et contrôler également la pression absolue dans les systèmes à écoulement ou à cul-de-sac. C’est le régulateur de débit le plus versatile que vous ayez jamais utilisé.

Le livre blanc suivant examine la création de la série MCD et certaines de ses applications. Vous pouvez également télécharger le livre blanc MCD en format PDF ici.

Régulateurs de débit massique bidirectionnels : Série MCD

Un client a approché Alicat Scientific, Inc. pour fabriquer un régulateur de débit massique qui incorporait les aspects principaux d’un système de vanne ‘Double Block and Bleed’ avec un contrôle de débit et/ou pression.  Les vannes ‘Double Block and Bleed’ sont généralement utilisées pour isoler les instruments et les systèmes de procédés de leurs sources de gaz.

Le régulateur de débit massique bidirectionnel de série MCD, montrant les doubles vannes proportionnelles de contrôle

Pendant le processus de développement, on a assemblé une unité de test et placé les vannes d’alimentation et d’échappement d’un régulateur de pression double-vanne à l’entrée d’un débitmètre massique.  En réglant les paramètres de contrôle du micrologiciel pour réguler la pression absolue au port de sortie du débitmètre, on atteint le contrôle de pression absolue.  Ce mode de contrôle allait automatiquement ajouter du gaz au volume du procédé ou extraire (ou ventiler) du gaz du volume du procédé au besoin pour maintenir le point de consigne de pression.  Le débitmètre affiche toujours tous les paramètres standard de pression absolue, température, débit volumétrique et débit massique.  Cela représente en soi une amélioration en ce qui concerne l’utilité pour le client parce qu’il peut savoir précisément combien de gaz est impliqué dans le maintien du point de consigne de pression demandé.

En changeant la variable contrôlée de pression absolue à débit massique, l’appareil a su montrer un bon contrôle du débit massique.

Ensuite, l’entrée de point de consigne a été configurée pour accepter les commandes bidirectionnelles.  Dans ce mode, les points de consigne positifs comme négatifs pouvaient être demandés.  Le flux positif allait s’écouler du régulateur vers le procédé, et le flux négatif du procédé vers le régulateur.  Ce mode a également fonctionné parfaitement, sans modification de logiciel.

Le régulateur de débit massique bidirectionnel de série MCD, montré avec l’option IPC

Après ces tests initiaux, on a conçu une configuration mécanique étroitement intégrée, et fabriqué un prototype.  Les deux configurations, pour faible et large débit, ont été vendues au client pour tester les produits sur leur chaîne de production.  Voici plusieurs exemples :

1. Tester les caractéristiques de débit vs. pression d’un appareil d’assistance respiratoire. Dans cette application, on a généré aussi bien les flux positifs que négatifs tandis qu’on notait les montées et les baisses de pression.  Lorsque l’appareil basculait entre les modes, on a noté différentes valeurs de débit et de pression.

2. Essai d’étanchéité et de débit d’un produit à vanne industrielle multiports. Ici, les pressions ont été appliquées sur un nombre de ports tandis que les débits étaient enregistrés.   Pendant que le composant était basculé d’un mode vers un autre, les débits ont cessé sur une ligne et débuté sur l’autre.  En surveillant les débits à tous les ports, les lignes de fuite internes et externes ont pu être caractérisées ainsi que la caractérisation des obstacles à la ligne d’écoulement.

3. Une station de surveillance environnementale isolée avait besoin de vérifier régulièrement sa précision.  Normalement, on utiliserait des régulateurs de débit massique séparés pour :
   1. Attirer le flux de la cheminée d’échantillonnage par l’analyseur infrarouges pour détecter une variété de polluants.
   2. Envoyer une quantité contrôlée d’un gaz d’étalonnage vers l’analyseur pour vérifier le bon fonctionnement.

Des vannes supplémentaires et/ou l’intervention d’un opérateur manuel sont requis.

Au lieu de l’arrangement habituel, un MD Alicat serait connecté afin que la vanne d’entrée soit alimentée par le gaz d’étalonnage et la vanne de sortie soit dirigée vers une pompe à vide. La connexion du procédé serait ensuite connectée à l’analyseur. La plupart du temps, l’appareil est programmé pour un débit volumétrique de 5 LPM dans la direction négative, en attirant un débit volumétrique fixe à travers l’analyseur de la cheminée d’échantillonnage. Pendant le cycle de calibration, le régulateur est commandé pour fournir un débit positif de 100 ccm depuis le cylindre du gaz d’étalonnage vers l’analyseur, qui sort en toute fin par la cheminée d’échantillonnage. Ce cycle peut être effectué sous contrôle de l’ordinateur local sans vannes de contrôle supplémentaires.

4. Tester une soupape de décompression.Ici, le MCD est utilisé pour faire doucement monter la pression vue par une soupape de décompression.  Ceci se fait en demandant un débit massique fixe.  La pression absolue est surveillée.  Lorsque la soupape s’ouvre, la pression cesse d’augmenter. Ensuite, on commande au régulateur de cesser l’écoulement.  La nouvelle pression indiquée est notée.  On commande ensuite un flux négatif pendant une courte durée pour réduire la pression, suivi par un deuxième essai de la pression de craquage.

La souplesse de la série MCD lui permet d’être utilisée comme « élément de contrôle universel ».  Pour les chercheurs dans de nombreux domaines, la possibilité de réaliser rapidement leurs idées est d’une importance capitale pour leur productivité.  Une expérience vaut mille heures de spéculation.  Si, toutefois, vous devez attendre ces « mille heures » pour que vos commande d’instruments spéciaux arrive, vous perdez la plupart de cet avantage.  En ayant plusieurs régulateurs MCD Alicat sur place, les chercheurs peuvent rapidement et facilement monter des expérimentations pour démontrer la faisabilité, en quelques minutes ou quelques heures plutôt que quelques semaines ou mois.

Voici des exemples génériques de la façon dont les appareils de série peuvent être utilisés:

1. Régulation de débit massique depuis une source pressurisée vers un procédé au niveau ou au-dessus de la pression atmosphérique.
2. Régulation de débit massique depuis une source pressurisée vers un procédé sous vide.
3. Régulation de débit volumétrique (non corrigé) entrant et sortant de procédés sans changer les configurations de connexion ou la programmation.
4. Contrôle de pression absolue d’un volume clos, nécessitant une montée en douceur des pressions, vers le haut et vers le bas, à travers la régulation de débit massique bidirectionnelle.
5. Contrôle de pression absolue d’un procédé d’écoulement.
6. Contrôle de contre-pression absolue d’un procédé d’écoulement.

Les régulateurs de série MCD sont bien sûr équipés de toutes les fonctions standard Alicat, telle que la sélection de gaz et les communications multipoints RS-232 de série.

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