In un processo produttivo, efficienza e rendimento richiedono un flusso di gas stabile. Il flusso del gas può essere misurato e controllato tramite un regolatore del flusso di massa termica. In quanto Product Manager di Bronkhorst High-Tech, ho potuto vedere come diversi fattori esterni possano influire sulla precisione di misurazione e sulla stabilità di controllo dei regolatori del flusso di massa (MFC).
Alcuni esempi di fattori esterni sono:

Fluttuazioni di temperatura
Fluttuazioni della pressione della linea

Tali fluttuazioni possono verificarsi a causa di un calo di pressione nella bombola del gas o di un’interferenza tra più regolatori. Come fa Bronkhorst a risolvere questi problemi e quali soluzioni offre per la gestione e il controllo del flusso?

Interferenza tra regolatori del flusso di massa

Cosa si intende per interferenza? Si genera un’interferenza quando diversi regolatori del flusso di massa vengono posizionati in stretta prossimità nello stesso tubo o installati sulla stessa guida o struttura. La pressione di linea del regolatore di gas viene alterata dalla richiesta di flusso del regolatore di flusso. Quando lo strumento varia il proprio setpoint, influisce sulla pressione di linea. Questa variazione di pressione altera la sezione di misurazione del flusso di un regolatore di flusso convenzionale, che indica, quindi, una misurazione errata non rappresentativa del flusso effettivo attraverso l’MFC.

Minore è il flusso nominale del regolatore di flusso, maggiore sarà l’effetto sulla variazione di setpoint di un MFC più grande e parallelo.

Compensazione della pressione statica e dinamica

Con compensazione della pressione statica si intende la compensazione in caso di lievi variazioni di pressione, ad esempio in caso di lenta riduzione della pressione in una bombola. Integrando un trasmettitore di pressione all’interno del regolatore del flusso di massa, e con il supporto di un algoritmo di conversione integrato, è possibile eseguire il calcolo in tempo reale delle proprietà effettive del liquido. Per una misurazione semi-calorica, nel calcolo solo usati anche i valori di densità, viscosità, conducibilità termica e capacità termica. Le proprietà subiscono variazioni sotto l’effetto della pressione e della temperatura. Pertanto, i valori effettivi di temperatura e pressione vengono misurati ed elaborati in modo da ottenere una misurazione precisa e una stabilità di controllo del flusso ottimale.

Compensazione dinamica, indipendente dalle variazioni di pressione

Con compensazione della pressione dinamica si intende la compensazione per variazioni di pressione improvvise. Questo può verificarsi in caso di variazione del setpoint da parte di un regolatore del flusso di massa collocato sulla stessa linea di alimentazione, un effetto indesiderato noto anche come “interferenza”. Nel momento in cui tali variazioni improvvise di pressione vengono rilevate dal sensore di pressione, il controllo della valvola si regolerà in modo da mantenere il flusso stabile.

Controllo della stabilità del flusso con conversione integrata

L’algoritmo di conversione integrato permette di convertire il fluido di calibrazione immagazzinato in uno dei 25 gas integrati (funzionalità a fluido e intervalli multipli).
I valori di temperatura e pressione effettive misurati vengono utilizzati nel modello di conversione integrata per compensare le variazioni nelle condizioni di processo. Questo permette di ottenere una conversione più affidabile e precisa e una maggiore stabilità di controllo.

Configurazione più semplice con il flussometro di massa a base di “Pressure Insensitive”

Nuovo EL-FLOW Prestige PI (Pressure Insensitive) disponibile

Vantaggi per l’utente

Innanzitutto, la migliore e più precisa misurazione e controllo del flusso permette di ottenere condizioni di processo ottimizzate e più regolari, producendo un miglioramento nel rendimento del processo.
Inoltre, la possibilità di non garantire/soddisfare necessariamente le condizioni di processo per cui lo strumento è stato ordinato offre una maggiore semplicità di installazione.
Infine, il ruolo secondario svolto dalla pressione nella linea di alimentazione ai fini della precisione e del controllo della stabilità dello strumento permettono di utilizzare componenti meno precisi o persino meno numerosi all’interno della linea di alimentazione. Questo permette di risparmiare, ad esempio, sui costi di un regolatore di pressione.

EL-FLOW PRESTIGE FG-201CVP
(P-INSENSITIVE)

Regolatore del flusso di massa per gas ad alte prestazioni

Correzione della pressione statica e dinamica
Modello di conversione dei gas integrato (a fluidi/intervalli multipli)
Funzioni I/O configurabili dall’utente
Consumi energetici sensibilmente ridotti
Ulteriori miglioramenti nell’elaborazione dei segnali di flusso
Regime di controllo del flusso estremamente stabile, fluttuazioni virtualmente improbabili
Design con valvola di controllo

Regolatori del flusso dei gas PI per portate ridotte

I regolatori del flusso di massa ad alte prestazioni (MFC) FG-201CVP di Bronkhorst^® sono ideali per una misurazione e un controllo accurato delle portate tra 0,14…7 ml_n/min e 0,4…20 l_n/min a pressioni di esercizio comprese tra il vuoto e 10 bar(g). L’MFC è dotato di un sensore di massa termica, una valvola di controllo di precisione e una scheda PC con microprocessore e conversione di segnale e fieldbus. Come funzione del valore di setpoint, il regolatore del flusso regola rapidamente la portata desiderata. Il modello FG-201CVP è dotato di un sensore di pressione integrato. Grazie alla presenza di un database di gas integrato, con relative proprietà fisiche, lo strumento è in grado di compensare automaticamente le variazioni di pressione in entrata. Questo implica che la precisione e la stabilità di controllo non vengono in alcun modo compromesse da tali variazioni.

I dispositivi della serie EL-FLOW^® Prestige sono dotati di una scheda PC digitale, che offre un’elevata precisione, un’eccezionale stabilità delle temperature e tempi di risposta rapidi. La scheda PC digitale principale contiene tutte le funzioni generali necessarie per la misurazione e il controllo. Oltre all’uscita RS232 standard, lo strumento offre anche una I/O analogica. Opzionalmente, è possibile installare un’interfaccia integrata per i protocolli DeviceNet™, PROFIBUS DP, Modbus, EtherCAT^®, PROFINET o FLOW-BUS. I dispositivi EL-FLOW^® Prestige sono dotati di una funzione a gas/intervalli multipli, che garantisce ai clienti (OEM-) una flessibilità e un’efficienza di processo ottimali.