1. У чому різниця між регулюванням витрати та регулюванням масової витрати?
Вернер Альбер: Регулятор витрати вимірює об'єм газу за одиницю часу і чутливо реагує на коливання тиску і температури. Контроль масової витрати, з іншого боку, реєструє фактичну масу газу і забезпечує постійні значення незалежно від умов навколишнього середовища — ідеально підходить для точних застосувань, наприклад, в медичній техніці або виробництві напівпровідників.
Коротше кажучи: У той час як регулювання витрати фокусується на об'ємі, регулювання масової витрати гарантує, що через систему завжди протікає однакова маса газу — незалежно від зовнішніх впливів.
2. Що таке регулятор масової витрати і як він працює?
Вернер Альбер: Уявіть, що вам завжди потрібно подавати однакову кількість газу в процесі. Якщо ви встановите класичний регулятор об'ємної витрати на 10 л/хв, ви отримаєте точно таку ж кількість газу лише за певних умов. Якщо температура підвищується, газ розширюється — на 10 л/хв маса газу стає меншою. І навпаки, вищий тиск означає, що в 10 літрах міститься більше молекул. Регулятор масової витрати визначає масу середовища, що протікає. Оскільки маса газу — на відміну від об'єму — не залежить від тиску або температури, це забезпечує високоточний і стабільний контроль. Це забезпечує постійний, повторюваний і ефективний об'єм газу. На відміну від простих дроселів, контролери масової витрати регулюють масовий потік і активно стабілізують його для забезпечення стабільних умов процесу. Це робить їх ідеальним рішенням для застосувань, що вимагають високої точності, динаміки та надійності процесу.
3. Чим відрізняється метод керування регулятором масової витрати від дроселя?
Вернер Альбер: Вирішальна відмінність полягає в типі регулювання. Регулятори масової витрати працюють в замкнутому контурі регулювання: Вони безперервно регулюють поточну масову витрату і точно налаштовують клапан, щоб підтримувати бажане задане значення на постійному рівні. Дросель (наприклад, голчастий клапан з витратоміром) часто можна налаштувати пасивно або вручну. Якщо умови процесу змінюються, звичайний клапан потрібно перенастроювати вручну — він не "знає", що щось змінилося. Контролери масової витрати, з іншого боку, реагують на відхилення в режимі реального часу.
Можна сказати: MFC думає сам за себе, тоді як простий регулятор витрат — це просто фіксована дросельна заслінка. На практиці це означає значно вищу точність і стабільність роботи контролерів масової витрати, особливо коли умови навколишнього середовища не є постійними.
4. Які існують різні принципи вимірювання для контролерів масової витрати та як вони працюють?
Вернер Альбер: Регулятор масової витрати (MFC) може визначати потік газу за допомогою різних фізичних методів. Найчастіше використовується тепловий (калориметричний) принцип, особливо для газових застосувань. Зазвичай використовуються методи тепловтрат і теплопередачі. Процеси, засновані на різниці тисків, також стають все більш поширеними, оскільки вони забезпечують швидшу реакцію порівняно з термічними принципами. Також варто згадати принцип Коріоліса, який вимірює масовий потік безпосередньо. Вибір принципу вимірювання завжди залежить від конкретних вимог застосування.
5. Як влаштований регулятор масової витрати та з яких компонентів він складається?
Вернер Альбер: Регулятор масової витрати складається з трьох основних компонентів: Давачі, керуюча електроніка та пропорційний клапан як привід. Давач реєструє масову витрату на основі певного принципу вимірювання. Виміряні значення обробляються керуючою електронікою, яка порівнює їх із заданим значенням. Відхилення негайно розпізнаються і передаються на регулятор, який діє як привід для відповідного регулювання потоку.
У Festo ми покладаємося на п'єзотехнологію, яка забезпечує високодинамічне, енергоефективне та практично безвідмовне керування. Така точна координація всіх компонентів забезпечує точне, стабільне і відтворюване управління потоком. Весь процес контролюється блоком управління вищого рівня, який синхронізує всі компоненти та здійснює безперервне регулювання.
6. Які переваги п'єзотехнології в контролерах масової витрати і чому Festo покладається на цю технологію?
Вернер Альбер: П'єзотехнологія пропонує значні переваги в регуляторах масової витрати порівняно зі звичайними соленоїдними клапанами. Вони забезпечують високоточне, енергоефективне та зносостійке керування потоком. У п'єзоклапанах використовується керамічний згинальний елемент, який деформується при подачі напруги і таким чином відкриває або закриває клапан. Однією з головних переваг є надзвичайно низьке енергоспоживання: Після встановлення клапана в потрібне положення п'єзоприводу практично не потрібно більше енергії, оскільки не потрібен струм утримання. Це не тільки знижує енергоспоживання, але й запобігає небажаному виділенню тепла в середовищах з регульованою температурою.
Крім того, п'єзоклапани працюють абсолютно безшумно, оскільки не потребують котушок або механічних операцій перемикання. Це особливо корисно в середовищах, де необхідно уникати акустичних перешкод. Висока точність регулювання та швидкий час відгуку забезпечують чутливе, безступінчасте регулювання масового потоку. Завдяки своїй компактній конструкції контролери масової витрати з п'єзоклапанами можна інтегрувати особливо компактно, що ідеально підходить для мобільних або обмежених застосувань. Вони також довговічні, оскільки майже не містять рухомих частин і практично не зношуються.
7. Яку роль відіграють регулятори масової витрати в промисловості та в яких галузях вони використовуються?
Вернер Альбер: Контролери масової витрати з п'єзотехнологією характеризуються безшумною, безшумною та енергозберігаючою роботою, що робить їх ідеальними для застосувань, де вирішальне значення мають стабільність температури, точне регулювання та тривалий термін служби.
Зокрема, MFC відіграють ключову роль у виробництві напівпровідників. Технологічні гази, такі як травильні, гази-носії або захисні гази, повинні регулюватися з надзвичайною точністю, щоб виробляти бездоганні мікрочіпи. Навіть найменші відхилення в потоці газу можуть призвести до появи дефектів на пластинах. Контролери масової витрати регулюють точну подачу захисних і несучих газів в технологічні камери і завантажувальні порти, щоб мінімізувати забруднення і забезпечити постійні умови процесу.
Інша ключова сфера — медичні та лабораторні технології. У апаратах ШВЛ або наркозних апаратах контролери масової витрати контролюють точне співвідношення змішування кисню та інших газів для пацієнтів. В аналітичних лабораторних приладах, таких як газові хроматографи або мас-спектрометри, вони забезпечують відтворюваність газових потоків для високоточних вимірювань.
8. Які інновації та тенденції ви зараз бачите у сфері регулювання масової витрати?
Вернер Альбер: Регулювання масової витрати розвивається в напрямку цифровізації, мініатюризації та енергоефективної автоматизації. Прогрес у технології регуляторів масової витрати можна побачити в додаванні швидшого методу диференціального тиску до методів теплових вимірювань, що дозволяє здійснювати динамічне регулювання.
Подальший інноваційний поштовх можна спостерігати у сфері мініатюризації та нових сенсорних технологій. Технології MEMS і CMOS дозволяють створювати високоточні давачі з низьким енергоспоживанням, роблячи контролери масової витрати більш компактними та ефективними. Загалом, контролери масової витрати стають все більш точними, більш мережевими та гнучкими. Вони споживають менше енергії і можуть бути більш ефективно інтегровані в сучасні системи автоматизації — значний внесок у розвиток цифрової пневматики.
9. Які рекомендації ви можете дати компаніям, які хочуть впровадити інтелектуальні концепції управління масовою витратою або автоматизації?
Вернер Альбер: Ключ до ефективного керування масовою витратою полягає в точності, енергоефективності та безшовній інтеграції. Компанії повинні на ранній стадії перевірити, якої точності та часу відгуку вимагають їхні процеси. Ключовим підходом до оптимізації є використання енергоефективних приводів.
П'єзотехнологія значно знижує енергоспоживання, усуває тепловиділення та забезпечує точне, не зношуване керування. Компанії також повинні покладатися на інтелектуальні функції діагностики, щоб зробити технічне обслуговування більш передбачуваним, а процеси більш стабільними.
На наступному етапі рекомендується провести системний аналіз: Де відбуваються втрати? Які компоненти працюють неефективно? Цілеспрямоване консультування або тестовий запуск з сучасними контролерами масової витрати швидко надасть інформацію про потенціал оптимізації. Цифрові, масштабовані рішення підвищують ефективність, надійність процесів і гнучкість у довгостроковій перспективі.
Ми хотіли б подякувати Вернеру Альберу за інформативне інтерв'ю та глибоке розуміння світу регулювання масової витрати. Його досвід показав, як точне управління, цифрові мережі та п'єзотехнології можуть підвищити ефективність і надійність процесів у багатьох галузях промисловості. Компанії, які покладаються на сучасні засоби керування масовою витратою , отримують вигоду від більшої точності, ефективнішого використання енергії та оптимізованої надійності процесу — вирішальні фактори для автоматизації, орієнтованої на майбутнє.
