怎样优化流量系统

怎样优化流量系统

Alicat设备——质量流量控制器、压力控制器和质量流量计——可以为各种条件和材料提供定制的解决方案。优化流程需要理解和考虑:

  • 流量范围
  • 阀门通径pid调节
  • 响应时间
  • 环境条件
  • 压差
  • 液体
  • 阀门尺寸
  • PID 调节

本文对这些问题进行了解释,并提供了相应的调整方法。在设计您的系统时与我们的应用程序工程师交谈有助于确保一切正常工作,并在使用Alicat设备时进行优化。

更多产品信息请查看质量流量计质量流量控制器压力控制器压力传感器

流量范围:限速

Alicat质量流量设备根据您的应用程序提供不同的可用流量范围。了解应用程序的正确流量范围将帮助您确定系统的最佳仪表或控制器。这适用于所有的气体和液体装置,也适用于压力控制器,适用于适当的阀门通径。理想情况下,设备的全尺寸应该匹配您需要能够测量的最大流量。当您购买仪器时,Alicat提供自定义流量范围,为您提供最佳的精确度和对设备全量程的控制。如果一个设备的流量范围比你的系统要求的小或大,那么它的精度就会降低,也不能提供最佳的测量结果。在某些应用程序中,流范围太宽,一个设备无法处理。由于我们的调节比为200:1,这在Alicat设备中并不常见。这是行业标准设备的4倍,比例为50:1。例如,假设您需要一个50slpm(标准升每分钟)质量流量计来测量最高流速。但是您的应用程序还要求您在低端测量0.3 SLPM (300 SCCM)的流量。这将意味着该设备需要测量的流量是其全量程流量的150倍。在指定的流量范围以下(或以上),您的设备仍然可以检测流量,但是由于流量超出了规范,所以这些数字没有科学的确定性。对于50:1的典型设备,您必须在这个应用程序中购买两个流量计。一个200:1 Alicat可以处理流量和保持在规格范围内。Alicat气体流量装置的标准精度规范为±(读数的0.8% +满量程的0.2%)。高精度的校准也是可用的。两种精度范围提供200:1的下降能力,节省了设置时间和金钱。如果您需要更高的关断比,例如1000:1,则可以将两个或三个Alicat设备连接起来,以完全覆盖您正在测量的流量范围。

确定流量速率

如果您不知道系统的流量会发生什么?使用理想气体定律:

PV=nRT

利用理想气体定律:你可以从压力衰减试验中推导出这个方程来计算体积流量:

Formula for calculating volumetric flow rate

哪里:

Q =容积流量V =增压系统容积PSIA = PSI压差t =时间Patm =标准大气压[14.696 PSIA]

要执行这个测试,您需要将您的系统加压到您的测试压力,并观察需要多长时间才能使压力下降一个给定的量。确保你的压力读数在相同的单位,你的体积和时间单位是相同的体积流量你预期。

了解你的应用液体

尽管Alicat流量计和控制器并非如此,但许多质量流量测量设备仅针对单一气体和单一温度和压力(STP)条件进行校准。在这种单校准装置的情况下,如果必须改变校准气体或工作条件,则误差会增加。当一些设备提供气体选择时,结果并不总是重新校准的状态:它们通常只提供一个单点偏移(K因子),这并不考虑在不同温度和压力下气体体积流量的粘度、密度和压缩性变化的全部范围。在阅读说明书时要注意,当更换流体,或温度和压力条件偏离正常或标准时,会引入额外的精度不确定性。Alicat设备比这灵活得多,能够在不降低准确度的情况下改变气体的流动。在Alicat设备中,这是通过存储每种气体的物理特性(粘度、压缩性和密度)的内部模型来实现的,这些物理特性是温度和压力的函数。您可以通过切换前面板的显示,并选择您正在流动的气体或自定义混合物,轻松地更改校准气体(无需使用K因子)。液体冷凝或其他压入会破坏大多数气体质量流量计虽然这对阿利卡特来说不是致命的,但也不是一个理想的情况。有时这是不可避免的。如果冷凝或液体进入你的流动系统是一个风险,Alicat的MS/MCS系列是你最好的选择,配备316不锈钢传感器,可以处理水分以及侵略性气体,如氨,硫化氢,制冷剂气体,和更多。如果您在使用过程中发现气体冷凝,我们的支持团队可以为您提供建议,帮助您将仪表或控制器中的冷凝降至最低。

准确的的气体选择

GAS SELECT™固件中,我们为许多应用程序中常见的气体提供了校准:

  • 21纯气体
  • 19生物反应器气体混合物
  • 14纯腐蚀产物
  • 15呼吸气体
  • 12混合燃料气体
  • 18制冷剂
  • 2气体色谱法
  • 3氧气浓缩器混合
  • 14焊接气体混合物
  • 6烟囱/烟气混合
  • 6激光混合气体

如果我正在流动的气体不在预加载气体列表上,会发生什么?

联系Alicat,看看我们是否有关于您的特定气体的数据,如果有,我们可以将该气体添加到预加载列表中。我们一直在寻求扩大我们的设备可以流动的气体的清单,只要它们与我们设备的湿材料兼容。

闸门:调整阀门的通径

选择Alicat质量流量计和压力控制器上的比例控制阀,可以最大限度地控制您的设备。阀门主动控制给定给设备的设定值。由于错误的大小会使您的工作复杂化,因此确定最适合您的应用程序的大小非常重要。如果阀门太小,你的过程不会很快稳定下来,不管供应压力多大,流量都会被堵塞。如果阀门太大,阀门位置的微小调整都会影响系统的稳定性和控制。通过向我们的支持团队提供您的入口和出口压力条件以及预期的流量,您可以帮助我们为您选择最适合您的质量流量控制器或压力控制器的阀门,一个将为您的系统提供最佳性能的阀门。可提供多种阀门通径,以适应多种不同的流量范围和压力条件。

PID:比例积分导数整定

无论您是第一次给您的新Alicat质量流量控制器设置一个设定值,还是将一个可信的Alicat压力控制器放入一个新系统(PID不适用于流量计),您的设备有时可能需要进行一些调整,以实现最高程度的控制稳定性。在我们的实验室里,我们能够根据您提供给我们的应用程序条件进行调整,使该单元能够提供最佳的开箱即用控制。如果您的应用程序发生变化,Alicat设备的PID配置文件也是用户可调的,因此您不必将其发送回工厂来优化控制阀的行为。我们独特的双阀控制器,MCD和PCD系列,使用PID术语,但他们使用它们不同于传统的算法。我们使用由Alicat创建的特殊PD2I算法,该算法包含一个预测函数。这就是为什么标准的PID调优方法不适用于这些设备。PD2I算法更为复杂,单阀控制器通常无法从中受益。如果您在调优PCD或MCD时遇到困难,我们建议您使用Alicat应用程序工程师。当您向我们提供您预期的进、出口订购压力时,我们的技术人员会根据这些条件优化设备,为您提供一个开箱即用的定制单元。

调整PID设置

用户体验中最常见的问题是关于设置点的振荡。现在的情况是P和D项矫枉过正了。典型的解决方案是:

  • 不考虑D项,减少P项。
  • 如果这两项平衡得很好,过程变量将很快收敛到设定值。
  • 你可以把P减得太大,让系统回到振荡状态,此时P和D失去平衡。

两种反应速度

响应速度

正如我们的规范表所述,我们的质量流量计的响应时间为10毫秒。响应时间是测量设备检测流量变化所需的时间。10毫秒比目前市场上其他流量计常见的100ms-500ms响应时间快得多。Alicat中流量的变化以10ms全速显示在显示屏上。如果使用RS-232或RS-485通信协议,可以从设备中传输数据。数据的传输时间比响应时间长,但是每个数据包的刷新速度仍然是50毫秒左右。此刷新率可能会根据您所使用的确切软件和硬件配置而有所不同。您还可以通过修改设备上的内部寄存器,或者从报告的数据帧中删除字段来自行调整流速率,如下所示。

优化数据流以获得最快的更新

Alicat serial data frame for 5v and 6v This is what the 典型的数据帧——一个报告的数据实例——看起来像来自Alicat设备。每个字段(绝对压力参数是字段,温度参数是字段)都会增加发送帧所需的时间长度。通过删除不必要的参数,您可以加快设备上传数据帧的速度,每删除一个字段约5ms。我们有一个关于命令集和寄存器函数的更详细的指南。

控制反应时间

控制响应时间是质量流量控制器或压力控制器在上游流量或压力发生变化后达到新的设定值或恢复控制所需的时间。在Alicat控制器上,通过适当的调优,我们可以在50毫秒内实现您的设定值,而类似产品的控制响应时间可达3秒。控制响应时间取决于几个重要因素,包括传感器的响应时间、阀门响应速度和PID整定。响应时间就是传感器检测到变化的速度。阀门响应速度是阀门响应的速度,这取决于正在使用的阀门的机电特性。PID调优是一个因素,可以由Alicat在购买之前进行优化,并由您进一步定制,如上所述。本视频演示了Alicat质量流量控制器的控制响应速度:  

环境对过程的影响

许多质量流量装置的制造商都是根据标准条件的假设来测量流量和密度的。然而,如果没有考虑和调整,环境因素,如压力和温度,可能会对流程的结果产生显著影响。环境压力会影响你的过程:例如,当执行泄漏测试排气到大气中,应该有人开门,或者空调关闭了在测试实验室质量流量计,流量控制器或压力控制器将不会被检测或变化的补偿,除非美联储设备是专门的信息在一个封闭的循环。同样,被测设备也会受到室内温度变化的影响,流量计或压力控制器不会察觉到外部影响。有时,可以对流程进行调整,以控制环境问题。当测量非常低的流量时,这种环境变化将记录在流量装置上。您可以隔离流程以减少这些变化。如果你意识到与温度有关的错误,可以在被测设备周围放置一个温控箱,以抵消室内温度变化或温度变化的“幻影泄漏”。默认情况下,Alicat设备上的STP(标准温度压力)设置为25°C & 14.696 PSIA,除非需要定制配置。该仪器还接受常温和常压(NTP)设置。无论如何,通过前面板显示菜单很容易更改STP或NTP,以防标准条件与预期不同。我们用这个方程得到了质量流量,温度是开尔文。Formula for calculating mass flow   It is 总是明智的操作尽可能接近标准温度和压力(STP),以确保更精确的流量测量。然而,通过选择Alicat设备,环境变量更容易控制,而且在获得准确的结果时较少受到关注。

入口与出口:压差

入口和出口的压力差驱动流经设备的流量。它是质量流装置中最重要的参数之一。我们的质量流量装置测量压差来确定流量。重要的是压差不能太大,以防止损坏传感器:如果你必须操作流程与设备进口和出口之间的压差超过75 PSID,我们推荐您安装一个校准孔的出口质量流量装置。另一种减轻压力的技术是对您的系统进行编程,使其以15-20个PSIG增量的步骤达到压力(并降低压力)。在天平的另一端,如果你的压差很小,你可以使用低压降流量计或控制器,就像我们的Whisper仪器一样。我们的质量流量控制器有一个比例控制阀,它可以根据需要降低多少压力来维持给定的设定值,因此压力差在控制器中不那么重要——在大多数情况下,阀门会看到压力下降,而不是传感器。这也有助于减轻可能损害传感器的压力差。

WordPress Video Lightbox Plugin