【康沃真空網(wǎng)】摘要：針對蒸發(fā)濃縮工藝中存在的溶劑損耗和真空調(diào)節(jié)閥門耐腐蝕性差的問題，本文提出了相應(yīng)的解決方案，其中包括了真空度精密控制方法、真空度與溫度同時配合控制方法以及采用強耐腐蝕性的電動閥門作為真空度調(diào)節(jié)閥。
一、問題的提出
在溶劑萃取過程中一般會采用真空蒸發(fā)濃縮工藝，由于溶劑往往具有很好的揮發(fā)性，使得在真空抽取過程中溶劑容易產(chǎn)生損耗，有時可以達(dá)到5~8%的損耗。因此，為了解決蒸發(fā)濃縮工藝中溶劑的損耗，需要解決以下幾方面的問題：
?。?）真空度的精確控制問題，如定點控制和程序控制，這是降低溶劑損耗的關(guān)鍵。
?。?）真空度和溫度的同時控制問題，這是由于不同的真空度決定了溶液的沸點，通過真空度和溫度的同時協(xié)調(diào)控制，可大幅度提高溶劑的出產(chǎn)率。
?。?）在蒸發(fā)濃縮工藝中，很多溶劑和溶液往往具有一定的腐蝕性，這就要求真空調(diào)節(jié)閥門具有很好的耐腐蝕性。
為解決蒸發(fā)濃縮工藝中降低溶劑損耗的要求，本文提出了真空度精密控制解決方案，其中包括了采用強耐腐蝕性的電動閥門作為真空度調(diào)節(jié)閥。
二、解決方案
對于蒸發(fā)濃縮工藝中的真空度和溫度的精密控制，其控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 蒸發(fā)濃縮工藝的真空度和溫度控制系
真空度精密控制的基本原理是動態(tài)控制方法，即根據(jù)控制設(shè)定值和真空計測量值，分別調(diào)整真空容器的進(jìn)氣流量和排氣流量，使這進(jìn)出流量達(dá)到動態(tài)平衡。如果要進(jìn)行自動化控制，則需采用PID控制算法和相應(yīng)控制器。
如圖1所示，本文提出的真空度精密控制解決方案就是采用了動態(tài)控制方法，采用電動針閥調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量，采用電動球閥或電動針閥調(diào)節(jié)抽氣流量，真空泵用作真空源，整個真空度的自動控制采用了PID控制器。
為了同時實現(xiàn)溫度控制功能，本方案采用了雙通道的PID控制器，一個通道用來控制真空度，另一個通道用來控制溫度。此雙通道PID控制器如圖2所示。此PID控制具有24位A/D和16位D/A，具有47種（熱電偶、熱電阻、直流電壓）輸入信號形式，可連接各種真空度和溫度傳感器進(jìn)行測量、顯示和控制。2路獨立測量控制通道，兩線制RS485，標(biāo)準(zhǔn)MODBUSRTU 通訊協(xié)議。
圖2 VPC2021系列雙通道PID控制器
為實現(xiàn)真空度控制過程中的高精度調(diào)節(jié)，采用了數(shù)控步進(jìn)電機進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)的電子針閥，如圖3所示。此系列數(shù)控針閥的磁滯遠(yuǎn)小于電磁閥，并具有1秒以內(nèi)的高速響應(yīng)，特別是采用了氟橡膠（FKM）密封技術(shù)，使閥具有超強的耐腐蝕性。與數(shù)控電子針閥配備有一個步進(jìn)電機驅(qū)動電路模塊，給數(shù)控針閥提供了所需電源（24VDC）和控制信號（0~10VDC），同時也可提供 RS485 串口通訊的直接控制。
圖3 NCNV系列電動針閥
對于較大口徑的抽氣管路，本方案采用了微型電動球閥，如圖3所示。此系列的電動球閥是一種小型電動閥門，閥門開度可根據(jù)控制信號（0~10VDC）的變化連續(xù)調(diào)節(jié)，最快開啟閉合時間小于7秒，也可達(dá)到小于1秒的開啟閉合時間，其執(zhí)行器和閥體的一體化設(shè)計，減小了外形體積，價格低廉，常安裝在密封容器和真空泵之間用于調(diào)節(jié)抽氣速率。
圖4 LCV-DS系列電動球閥
總之，通過本文所述的解決方案，在蒸發(fā)濃縮工藝中的真空度控制精度可以達(dá)到1%，同時還可以進(jìn)行相應(yīng)的溫度控制，真空調(diào)節(jié)閥具有超強的耐腐蝕能力，可有效降低溶劑的損耗。
