Měření a regulace hmotnostního průtoku

Dávkovací systémy

Koncepce regulace hmotnostního průtoku s použitím měřidla průtoku a škrtícího regulačního ventilu je jednoduchá, ale vyžaduje přetlak v nádobě s kapalinou vytvořený použitím inertního plynu. V některých aplikacích není tato metoda možná nebo ji nelze doporučit. Využití čerpadla tento problém odstraňuje. Pouze u nejmenších průtoků nelze vždy doporučit dávkovací systém z důvodu částečně pulzního charakteru průtoku, způsobeného charakteristikou objemových čerpadel.

Systémy dávkování kapalin

Každý dávkovací systém se skládá ze snímače průtoku typové řady LIQUI-FLOW^® nebo CORI-FLOW^® s řídící PID funkcí pohonu čerpadla, vlastního čerpadla, z filtru, ze zpětného ventilu a spojovacích prvků. Kromě sady elektrického a mechanického zapojení je součástí dodávky i testování a optimalizace PID regulátoru.
Řada čerpadel tvoří kompletní řadu pro různé aplikace, od malých průtoků až po čerpadla vhodná pro aplikace, které vyžadují vyšší rychlosti průtoků, vyšší pracovní tlaky, široký rozsah regulace nebo pracují s agresivními médii.
Regulační systém je řízen digitální elektronikou se sériovou komunikací RS232 nebo se sběrnicovou komunikací Profibus-DP^®, DeviceNet™, ModBus RTU nebo FLOW-BUS.

Objemová čerpadla

Nová jednotka Bronkhorst LIQUI-FLOW^® Pump používá rotační objemové čerpadlo, které prakticky nevykazuje pulzační charakter. Pro aplikace s nízko-viskózními médii je použítí řídící smyčky s průtokoměrem řady LIQUI-FLOW^® s realizovanou standardní PID řídící funkcí na desce elektroniky průtokoměru velmi jednoduché. Dávkovací čerpadla řady LIQUI-FLOW^® Pump nabízejí rozsahy průtoků: od 10…500 g/h, 20…1000 g/h, 80…4000 g/h až do 5….600 kg/h.

Charakteristika

• jednoduchá a snadná montáž
• absence zdroje tlačného plynu
• čerpadlo řízené hmotnostním průtokoměrem s nastavitelným PID-regulátorem
• kompletní dávkovací systém s malými rozměry
• přímé měření / řízení hmotnostního průtoku
• vysoká přesnost a stabilita s minimální pulzací
• žádaný průtok nastavitelný:
  • analogově 0…5(10) V / 0(4)...20 mA
  • nebo digitálně sériovou linkou RS232
  • příp. sběrnicí Profibus-DP^®, DeviceNet™, ModBus RTU, FLOW-BUS

Aplikace:

Precizní automatické řízení hmotnostního průtoku reagujících látek, aditiv nebo katalytických přísad v následujících aplikacích:

• analytické laboratorní systémy
• chemický průmysl
• petrochemie a těžba ropy
• potravinářský průmysl
• farmaceutický průmysl
• výroba energií (palivové články)
• biotechnologie

Typové řady objemových čerpadel

• Low-Flow - malý průtok (10 g/h až do 4 kg/h)*
• HNP - malý až střední průtok (3 g/h až do 70 kg/h)*
• Micro PUMP - střední až velký průtok (3,5 kg/h až 600 kg/h),* magnetický přenos pohonu čerpadla

* ekv.medium: voda

Komponenty dávkovacího systému

Kapalinový dávkovací systém Bronkhorst je dodáván jako kompletní funkční a otestovaná sada komponent, obsahující (postupně ze strany vstupu):

• Kapalinový částicový filtr dimenzovaný pro požadovaný rozsah průtoku
• Rotační objemové čerpadlo s integrovaným nebo separátním U/f převodníkem a s veškerým spojovacím materiálem
• Zpětný ventil pro zamezení zpětného proudění při zastavení chodu čerpadla a urychlení opětného startu z nuly
• Snímač hmotnostního průtoku LIQUI-FLOW nebo CORI-FLOW s integrovaným PID-regulátorem a čítačem dávky

Bezpečnost

Garance bezpečnosti a dlouhé životnosti čerpadla v dávkovacích systémech je v průtokoměrech LIQUI-FLOW nebo CORI-FLOW zajišťována pomocí alarmového signálu „response“, který porovnává aktuální průtok s velikostí set-point signálu žádané hodnoty a zastaví čerpadlo v jistém (volitelném) časovém intervalu, pokud aktuální průtok neleží uvnitř přednastaveného rozpětí žádané hodnoty. To nastane například v případě, kdy nádoba obsahující tekutinu je prázdná a proto je nutné chránit čerpadlo proti poškození z důvodu běhu „na sucho“.
Dalším možným bezpečnostním problémem je přetlak vytvořený čerpadlem při zablokování systému na výstupu čerpadla; tento jev může vyřešit přetlakový ventil s návratem média do nádoby; nicméně signál alarm „response“ je přitom rovněž aktivován. Pokud je průtok zablokován, aktivovaný alarm po přednastaveném čase zastaví čerpadlo a stav signalizuje pomocí LED a digitální komunikace (RS232 nebo sběrnice). Po resetu (tlačítkem nebo pomocí digit. rozhraní) bude dávkovací systém opět řízen podle posledně platné žádané hodnoty. Některé typy čerpadel mohou být navíc vybaveny pohony s ochranou proti přepětí a s automatickým zastavením při zablokování průtoku.

Dávkovací systémy Bronkhorst jsou vybaveny těsněním buď z FKM (Viton) nebo z FFKM (Kalrez). Pro čerpadla se ve většině případů používá nerezová ocel SS 316. Volitelně lze použít několik dalších materiálů.

Schema dávkovacího systému