Regolatori di Portata Massica per Gas

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1 Product Overview Regolatori di Portata Massica per Gas ELETTROVALVOLE 01 VALVOLE DI PROCESSO 02 PNEUMATICA 03 SENSORI 04 MICROFLUIDICA ELETTROVALVOLE PROPORZIONALI 07

2 2 Bürkert Regolatori di portata massica Indice Introduzione Il fascino di Bürkert Panoramica Prodotti Principio di misura Regolatori di portata massica Impostazione e funzionamento Applicazioni tipiche Soluzioni customizzate Appendice Presenza nel Mondo

3 3 Introduzione La parola gas indica la stessa cosa in quasi tutte le lingue europee; meno noto è che si tratta di un termine di origine greca che indicava il caos. Probabilmente non è una mera coincidenza perché i gas hanno caratteristiche uniche: volatili, talvolta reattivi e sempre pronti a espandersi. Di conseguenza, richiedono una gestione particolare. I gas sono indispensabili nell industria di processo: dal rivestimento e indurimento delle superfici fino ai processi di fermentazione usati in ambito farmaceutico. I gas inerti, per esempio, servono a proteggere gli alimenti confezionati dagli effetti dell ossigeno atmosferico e nella metallurgia per impedire l ossidazione delle saldature. I gas reagenti sono usati in applicazioni industriali, per esercitare un influenza specifica su alcuni processi e anche nelle attività di ricerca e sviluppo di nuovi prodotti. Ma in qualsiasi applicazione, quel che è davvero fondamentale è poter contare su una regolazione precisa, un controllo costante e un dosaggio perfetto del fluido gassoso, per garantire risultati uniformi e riproducibili, senza compromettere minimamente la sicurezza del processo e limitandone i costi. Nessuno conosce la gestione dei gas meglio di Bürkert, perché è da più di sessant anni che siamo impegnati a misurare, controllare e regolare i fluidi. Copriamo tutte le fasi del processo, dall inizio alla fine, con un gamma diversificata di prodotti. Ci siamo sempre interessati in modo particolare al flusso delle sostanze gassose e, dalla nostra passione, sono stati creati molti prodotti. I misuratori di portata massica (MFM) e i regolatori di portata massica (MFC) sono tra i componenti più apprezzati. Perfettamente inseriti e operativi in una molteplicità di processi in tutto il mondo, questi prodotti Bürkert sono diventati punti di riferimento in termini di misura e controllo della portata massica. Accuratezza, precisione riproducibile e un rapporto prestazioni/prezzo coerente sono le principali caratteristiche degli strumenti MFM e MFC di Bürkert. Nei nostri prodotti meccatronici, la funzionalità di più componenti è combinata in un unica struttura compatta ed efficiente. Compattezza e strumentazione intelligente rendono molto più facile la gestione dei gas. Per farvi conoscere l efficienza dei nostri misuratori e regolatori di portata massica, vi proponiamo questo catalogo completo di descrizioni tecniche e una dettagliata panoramica dei prodotti.

4 4 Il fascino di Bürkert Benvenuti nell affascinante mondo dei sistemi di controllo dei fluidi Quando si parla di misura e controllo di liquidi e gas, noi siamo al vostro fianco come fornitori di prodotti sofisticati e affidabili e come risolutori di problemi senza perdere di vista la prospettiva globale. Dal 1946, anno in cui abbiamo cominciato la nostra attività, siamo cresciuti sino a divenire uno dei maggiori fornitori di sistemi di controllo dei fluidi del mondo, mantenendoci nel contempo un Azienda famigliare saldamente fondata sui valori di base, che guidano il modo in cui pensiamo e agiamo. ESPERIENZA Ci sono cose che non ci appartengono di natura. Dobbiamo raccoglierle passo dopo passo, accogliendole dagli altri, in un processo continuo e ininterrotto che le rende preziose. L esperienza è una di queste realtà. Proprio in virtù dei molti anni dedicati a misurare e controllare i gas, possiamo proporre un ampia gamma di servizi ad hoc : dalle fasi di consulenza, sviluppo e simulazione CAD in 3D fino al collaudo e all assistenza post-vendita sia in relazione a prodotti singoli, sia nel caso di un sistema innovativo che copra l intero processo di controllo. Approfittatevi della nostra esperienza! coraggio Chi lavora solo in vista dell ottimizzazione di cose che già esistono, alla fine si scontra con un limite: tecnico, finanziario o personale. Per superare questi limiti, ci vuole coraggio. Coraggio di essere diversi e credere nelle proprie idee, di avventurarsi nell ignoto cercando nuovi modi per sviluppare prodotti fino ad allora inconcepibili. Noi abbiamo questo coraggio. Integrando al meglio le nostre competenze in tutti i settori, rendiamo disponibile i molti vantaggi della nostra conoscenza a 360 nel campo delle applicazioni di gestione del gas: dal controllo del gas per il plasma o dell idrogeno per la tecnologia a fuel cell. VICINANZA Ci sono cose che semplicemente si danno per scontate e solo quando non ci sono più, ci si rende conto di quanto fossero davvero importanti. Questo vale in particolar modo per la vicinanza, senza la quale è molto difficile costruire delle buone relazioni e instaurare una valida comprensione reciproca. Noi che siamo un Azienda di medie dimensioni saldamente radicata, lo sappiamo bene ed è questa la ragione per cui facciamo in modo di essere sempre vicino ai nostri clienti, per lavorare al vostro fianco e sviluppare soluzioni possibili per i vostri progetti nel settore della gestione dei gas. La nostra presenza globale in ben trentacinque paesi, ci consente di poter proporre tempestivamente le più recenti innovazioni tecniche ai nostri clienti di tutto il mondo.

5 5 Gamma dei Prodotti Bürkert Noi siamo tra i pochi fornitori sul mercato in grado di ricoprire ogni aspetto del loop di controllo processo. Infatti, la nostra gamma di prodotti attuale, spazia dalle elettrovalvole agli attuatori pneumatici e ai sensori passando dalle valvole analitiche e di processo. Bürkert propone un ampia gamma di elettrovalvole servoassistite e ad azione diretta. Maggiori dettagli all interno del catalogo. S O L E N O I D VA LV E S P R O C E S S VA LV E S P N E U M AT I C S S O L E N O I D C O N T R O L VA LV E S S O L E N O I D C O N T R O L VA LV E S 04 M A S S F LO W C O N T R O L L E R S M A S S F LO W C O N T R O L L E R S 03 MICROFLUIDICS MICROFLUIDICS 02 SENSORS 01 P N E U M AT I C S Product Overview Sensors, Transmitters and Controllers S O L E N O I D VA LV E S Product Overview Process and Control Valves Bürkert offre una modularità illimitata per il controllo di processo mediante l uso di valvole a sede inclinata, a sfera e a membrana in una vasta gamma di configurazioni. Qui potete esaminare la nostra gamma di valvole pneumatiche, isole di valvole e sistemi di automazione nonché informazioni sulla costruzione dei nostri cabinet di controllo. Qui potete trovare i nostri sensori, trasmettitori e regolatori per misurare e controllare portata, temperatura, pressione, livello, ph/orp e conducibilità. Questo catalogo presenta una panoramica delle valvole miniaturizzate e delle micro-pompe Bürkert per la movimentazione precisa e sicura di piccoli volumi di liquidi. Questo catalogo fornisce informazioni tecniche unitamente a una dettagliata panoramica dei nostri regolatori e misuratori di portata massica. Questo catalogo illustra le nostre elettrovalvole proporzionali con le relative caratteristiche, funzioni e applicazioni tipiche.

6 6 Bürkert Regolatori di portata massica Panoramica prodotti Modello 8626 (MFC) / 8006 (MFM) 8710 (MFC) / 8700 (MFM) 8715 (MFC) / 8705 (MFM) Fondo scala (273,15 K, 1013,25mbar) l N / min (N 2 ) 0, l N / min (N 2 ) Tecnologia del sensore Sensore in linea Sensore capillare Materiale del corpo Acciaio inox, alluminio Acciaio inox Pressione / bar Range di regolazione 1:50 1:50 Precisione ± 1,5 % o. R. ± 0,3 % of F. S. ± 1,5 % o. R. ± 0,3 % of F. S. Tempo di settaggio < 500 ms < 3000 ms Ripetibilità ± 0,1 % of F. S. ± 0,1 % of F. S. Grado di protezione IP65 IP40 Comunicazione Segnale standard, RS-232 o RS-422, Profibus DP, DeviceNet, CANopen, Modbus Segnale standard, RS-232 o RS-422, Profibus DP, DeviceNet, CANopen, Modbus RS232 or RS-422, Modbus Caratteristiche speciali Sensore in contatto con il fluido Sensore non in contatto con il fluido Minima perdita di carico Trattamento del flusso in entrata o in uscita non necessario Gas neutri Calibrazione con gas di processo Livello di tenuta contro i trafilamenti (verso l esterno) fino a 10-6 mbar l He /s Minima perdita di carico Trattamento del flusso in entrata o in uscita non necessario Gas aggressivi, tossici Calibrazione con gas di processo o con fattore di conversione Ermeticità contro i trafilamenti (all esterno) fino a 10 9 mbar l He /s Poco sensibile all umidità e alle particelle

7 (MFC) / 8701 (MFM) 8712 (MFC) / 8702 (MFM) 8713 (MFC) / 8703 (MFM) 0,01-80 l N / min (N 2 ) Sensore CMOS Acciaio inox, alluminio Acciaio inox Acciaio inox, alluminio 10 1:50 ± 0,8 % o. R. ± 0,3 % of F. S. < 300 ms ± 0,1 % of F. S. IP40 IP65 IP40 Segnale standard, RS-232 o RS-422, Profibus DP, DeviceNet, CANopen, Modbus Segnale standard RS-232 o RS-422, Profibus DP, DeviceNet, CANopen, Modbus Sensore in contatto con il fluido Minima perdita di carico Trattamento del flusso in entrata o in uscita non necessario Gas neutri RS-232 o RS-422, Modbus Calibrazione con gas di processo, disponibili fattori di conversione per alcuni gas Livello di tenuta contro i trafilamenti (all esterno) fino a 10 6 mbar l He /s Poco sensibile all umidità e alle particelle

8 8 Bürkert Regolatori di portata massica Principio di misura termico della portata massica La legge della fisica è ben nota: il calore tende a passare sempre da un corpo più caldo a uno meno caldo; quindi se un corpo ha una temperatura superiore all ambiente in cui si trova, cederà la sua energia termica alla massa circostante. La nostra tecnica di misura termica si basa proprio sulla conduzione e il trasporto del calore nei gas. I sensori termici utilizzati per determinare la portata massica dei gas sono composti fondamentalmente da un elemento riscaldante e da sensori di temperatura, che possono essere installati sia dentro sia fuori il canale dove scorre il gas. L elemento riscaldante scalda il gas che scorre e i sensori di temperatura rilevano il volume del calore dissipato. L energia termica dispersa è una funzione della portata massica corrente. La portata massica, generalmente misurata in kg/h, g/s o mol/s, definisce il peso del fluido che scorre ossia, più specificamente, il peso del gas che scorre attraverso il dispositivo in una certa unità di tempo. La portata volumetrica, misurata in m3/h, l/min. o ml/s, definisce invece il volume del gas che scorre attraverso il dispositivo in una certa unità di tempo; misurando il volume del gas, è necessario conoscere altri valori come temperatura e pressione, per essere in grado di fare dei confronti. Ci sono quindi delle buone ragioni per misurare la portata massica e non quella volumetrica, perché il gas è comprimibile e la sua densità e, di conseguenza, il suo volume cambiano in funzione della pressione e della temperatura. In molte applicazioni, le misure della portata massica sono più importanti delle misure della portata volumetrica. I dispositivi MFM/MFC sono ideali per aree applicative come la tecnologia dei bruciatori, dei sistemi di rivestimento e degli impianti a celle combustibili, dove è richiesto un alto grado di precisione e riproducibilità. E possibile inoltre utilizzare i dispositivi MFM/MFC dove ci sono unità di portata volumetrica standard. Infatti, se conosciamo la densità standard, possiamo calcolare la portata volumetrica standard direttamente dal valore della portata massica. Il valore della portata volumetrica si riferisce quindi alla condizione standardizzata per ragioni di confrontabilità (secondo DIN 1343, vedi Appendice a pag. 24). Gli strumenti MFM/MFC presentati nelle pagine seguenti possono essere calibrati sia in termini di portata massica che di portata volumetrica (vedi Calibrazione a pag. 16).

9 9 Regolatori di portata massica Impostazione e funzionamento I regolatori di portata massica modelli 8626, 8710, 8711, 8712, 8713 e 8715 sono dispositivi compatti che servono a controllare la portata massica dei gas. Controllano un valore di riferimento della portata predefinito, indipendentemente da variabili di disturbo quali fluttuazioni di pressione o eventuali temporanee resistenze allo scorrimento dovute, per esempio, alla presenza d impurità in un filtro. I dispositivi MFC sono composti da un sensore di flusso, componenti elettronici (con funzioni di elaborazione dei segnali, di regolazione e di controllo della valvola) e da un elettrovalvola proporzionale che funge da attuatore. Il valore di riferimento è impostato elettricamente mediante un segnale analogico o via bus di campo. Il valore misurato dal sensore è confrontato con il valore di riferimento dal regolatore, il quale emette un segnale in tensione a modulazione d impulsi verso l attuatore come variabile di correzione e lo modifica secondo lo scostamento rilevato. Il valore misurato è inviato anche all esterno tramite un segnale analogico o via bus di campo, in modo da renderlo disponibile all utente ai fini di verifica e analisi. Grazie alla facilità d installazione e alla struttura compatta, il regolare di portata massica garantisce un ottimo funzionamento di un loop di controllo completo (chiuso). Sono così eliminati altri lavori e costi, quali cablaggio e armonizzazione dei singoli componenti, integrazione di sezioni di tubo (tubazioni in entrata/uscita per il condizionamento del flusso). Impostazione set-point w Elettronica di controllo x d = w-x Segnale valvola proporzionale y x out Feedback valore misurato Valore misurato x Ingresso Uscita tubazione Sensore di portata Elettrovalvola proporzionale Fig. 1: Principio di base di un loop di controllo chiuso

10 10 Bürkert Regolatori di portata massica Sensore Inline Modelli 8626/8006 Il sensore Inline lavora in modalità CTA (Constant Temperature Anemometer) in base al principio dell anemometro a temperatura costante. Una resistenza elettrica riscaldante (R S ) e una resistenza di misura (R T ) sono regolate con una differenza di temperatura costante e poste entrambe direttamente nel canale di scorrimento; all esterno ci sono altre tre resistenze. Tutte insieme sono collegate a formare un ponte di misura. La prima resistenza posta nel flusso del gas (R T ) misura la temperatura del fluido; la seconda resistenza a basso valore ohmico (R S ) è riscaldata costantemente, quanto basta a mantenere un eccesso di temperatura predefinito nel fluido (misurato con R T ). La corrente termica richiesta a tale scopo è usata come misura del gas che scorre all interno del canale. Un appropriato trattamento del flusso nel MFC garantisce che la portata massica sia derivata in modo molto preciso. Trovandosi le due resistenze R S e R T direttamente nel canale di scorrimento, i dispositivi hanno delle caratteristiche eccezionali come tempi di riposta di solo poche centinaia di millisecondi, sia in caso di modifica del set-point, sia in caso di modifica del valore misurato. La disposizione dei sensori minimizza il rischio di contaminazione. Fig. 2: Schema funzionale di un sensore Inline

11 Impostazione e funzionamento 11 Sensore CMOS Modelli 8711/8701, 8712/8702, 8713/8703 Diversamente dal sensore Inline, con il quale si misura la portata massica nel canale principale, il sensore CMOS determina il valore direttamente in un canale secondario. In dettaglio: un elemento a flusso laminare posto nel canale principale garantisce la perdita di carico necessaria. Questo fa sì che una piccola parte della portata totale sia deviata in un canale secondario parallelo. Un chip al silicio con membrana, montato sulla parete del canale di scorrimento, serve a rilevare la portata. Secondo la tecnologia CMOSens, nella membrana sono presenti una resistenza riscaldante e due sonde di temperatura simmetriche, una a monte e una valle. Se si mantiene la resistenza riscaldante a temperatura costante, il differenziale di tensione delle sonde di temperatura è proporzionale alla misura della portata massica del gas che scorre sopra il chip nel canale di scorrimento. La bassa massa termica delle sonde di temperatura e il loro contatto diretto con il flusso presentano dei vantaggi specifici, tra cui un elevata velocità di risposta alle variazioni della portata. Il dispositivo MFC può controllare le variazioni del set-point o del valore misurato entro 100ms, mantenendo un elevata sensibilità, anche con le portate più basse. Fig. 3: Schema funzionale del sensore CMOS

12 12 Bürkert Regolatori di portata massica Sensore a capillare Modelli 8710/8700, 8715/8705 Come nel caso del sensore CMOS, anche qui un elemento a flusso laminare causa una perdita di carico nel canale principale con il sensore capillare. Una parte del flusso totale è deviata in un canale secondario, parallelo al principale. La differenza fondamentale è che il sensore a capillare non ha contatto diretto con il fluido. Intorno all elemento capillare in acciaio inox ci sono due resistenze dipendenti dalla temperatura, che formano il semiponte di un circuito a ponte Wheatstone. Quando il gas attraversa l elemento capillare, il suo flusso porta il calore nel senso dello scorrimento da R 1 a R 2, quindi il valore della resistenza R 1 cala e quello della resistenza R 2 aumenta. Se si alimenta il ponte con corrente costante, la tensione di uscita varia in proporzione alla differenza delle resistenze. A questo punto, il campo di misura mostra una dipendenza lineare tra la tensione di uscita e la portata massica del gas in transito. Questa dipendenza lineare consente addirittura l uso di gas per i quali il sensore non è tarato. Il valore della portata è regolato secondo il fluido in uso applicando un fattore di conversione. La taratura risulta semplificata e la selezione del corretto materiale per il gas garantisce l idoneità del sensore a capillare per uso con gas aggressivi. La dinamica di misura dipende dalle proprietà delle pareti dell elemento capillare in acciaio inox, che agisce fino a un certo punto, come barriera termica. Il sensore a capillare offre tempi di risposta di solo pochi secondi che sono sufficienti per molte applicazioni con gas aggressivi e/o tossici. Fig.4: Schema funzionale del principio di misura con bypass

13 Impostazione e funzionamento 13 Elettrovalvola proporzionale Le elettrovalvole proporzionali sono azionate elettromagneticamente e si aprono in posizioni specifiche, in funzione del segnale di controllo. Nella valvola agiscono due forze contrastanti, di cui una esercitata da una molla e l altra generata da un campo elettromagnetico. In stato di diseccitazione, la molla in tensione spinge l otturatore direttamente sulla sede della valvola, che resta chiusa. Quando si eccita la bobina, si produce un campo magnetico, che alza l otturatore contrastando l azione della molla. La valvola si apre e il fluido (gas) può scorrere. Il livello della corrente nella bobina influenza direttamente la forza magnetica, la corsa dell otturatore, il grado di apertura della valvola e, di conseguenza, la quantità di gas che può transitare. Questo design semplice ad azione diretta consente di produrre elettrovalvole proporzionali piccole, compatte e a costo contenuto. Ecco perché le elettrovalvole proporzionali sono ideali, specialmente per i loop di controllo di processo, dove assicurano precisa riproducibilità delle posizioni di controllo ed elevata velocità di risposta. Gli orifizi delle valvole si calcolano in base ai seguenti parametri: portata nominale richiesta (Q nom ), condizioni di pressione dell applicazione, temperatura e densità del gas da regolare (vedi Configurazione a pag. 18). L ampia scelta di orifizi delle valvole proporzionali, da 0,05mm a 12mm, consente ai dispositivi MFC di avere una vasta gamma di fondo scala. Portata Caratteristiche di una valvola proporzionale Segnale di controllo Stato chiuso Posizione inclinata e controllata Stato aperto Fig. 5: Principio di funzionamento delle elettrovalvole proporzionali ad azione diretta

14 14 Bürkert Regolatori di portata massica Elettronica digitale di controllo Il microprocessore elettronico elabora il set-point di portata e la portata reale; inoltre comanda l attuatore (elettrovalvola proporzionale). L elettronica di controllo ha il compito di digitalizzare il segnale analogico del sensore. Usando una curva di calibrazione memorizzata nel dispositivo, il segnale del sensore è convertito in un valore che corrisponde alla portata reale. Il regolatore elabora la deviazione di controllo x d tra il valore di set-point w e il valore misurato x, secondo un azione PI, da cui calcola la variabile di correzione y, con la quale comanda l attuatore. I parametri di controllo sono impostati a priori, durante la calibrazione in fabbrica. Dato che ogni processo di controllo ha proprietà sue specifiche, il regolatore lavora con fattori di amplificazione che dipendono dal processo e che sono determinati automaticamente con una procedura di auto-apprendimento (Autotune). Quanto alla dinamica di controllo, al livello del filtro e allo smorzamento del segnale di ritorno del valore misurato, il software di comunicazione MassFlowCommunicator serve a regolare queste impostazioni in un secondo tempo. In funzione del modello di dispositivo, i segnali relativi al valore di set-point e al valore di processo possono essere predefiniti e retroazionati con tecniche analogiche o digitali: tramite un interfaccia di segnale standard, oppure con un interfaccia RS-232/RS-422 o bus di campo (Profibus, DeviceNet, CANopen e Modbus). Per comunicare con il programma MassFlowCommunicator è richiesta l interfaccia digitale RS-232 o RS-422 (secondo il dispositivo in uso). L elettronica controllata dal microprocessore presenta vantaggi significativi: riduce i casi di scostamento e di offset dei componenti e consente un controllo dei processi più importanti basato sul software (con programmazione flash e possibilità di aggiornamento). I dati relativi quali curve di calibrazione, funzioni correttive, funzioni di controllo, ecc. possono essere conservate in memoria.

15 Il fascino di Bürkert 15

16 16 Bürkert Regolatori di portata massica Calibrazione Il range del segnale di misura del sensore è assegnato inequivocabilmente al controllo della portata o al campo di misura con la calibrazione. Per impostare i valori di portata e registrare i rispettivi segnali dei sensori si usano dei misuratori di portata estremamente precisi. Se la curva della portata è registrata, è possibile calibrare gli ingressi e le uscite elettriche, cioè, è possibile assegnare il campo delle portate al campo dei segnali. I dispositivi MFM e MFC sono in genere tarati per un gas specifico ed è possibile controllare o misurare un altro gas in modo affidabile solo se è stata memorizzata una seconda curva di calibrazione. Fanno eccezione i gas con proprietà simili, come l azoto e l ossigeno, nel qual caso è sufficiente applicare un fattore di conversione su tutto il campo delle portate. Con i dispositivi con sensori a capillare, che vantano perdite di accuratezza minime, è sufficiente accedere ai fattori di conversione per la maggior parte dei gas. Si può anche misurare qualsiasi tipo di miscela gassosa purché la sua composizione rimanga costante. I dispositivi MFM/MFC sono spesso tarati per i seguenti gas: aria, azoto, ossigeno, argon, elio, idrogeno, metano, gas naturale, propano, ammoniaca, anidride carbonica, monossido di carbonio, anidride solforosa e altre varie miscele di gas. Nella maggior parte dei casi in cui è richiesta la massima precisione, si raccomanda di eseguire la calibrazione con il gas da regolare (calibrazione con il gas reale), tenendo conto che questa procedura non è fattibile con i gas aggressivi. I riferimenti di portata usati sui banchi di prova, derivano dalle norme DKD (Deutscher Kalibrierdienst/Deutschland Servizio di calibrazione tedesco, parte di PTB ) e NIST (National Institute of Standards, USA). Il PTB è firmatario di un accordo di riconoscimento globale degli standard di calibrazione (MRA/Mutual Recognition Agreement). Fig. 6: Una volta tarato, ogni dispositivo MFM / MFC è accompagnato dal proprio certificato di calibrazione. Due certificati di calibrazione sono forniti con i dispositivi MFM/MFC destinati all uso con due gas o aventi un campo di misura più ampio.

17 Impostazione e funzionamento 17 Funzioni aggiuntive Il software di comunicazione MassFlowCommunicator consente la programmazione di numerose funzioni aggiuntive, che possono essere facilmente impostate collegando il dispositivo MFM/MFC a un computer tramite un adattatore. Sono disponibili le funzioni seguenti. Parametrizzazione Impostazione della dinamica di controllo Selezione dei segnali standard per il set-point e il valore misurato Impostazione di un profilo di set-point Con calibrazione multiple: selezione del gas di processo Assegnazione di funzioni agli ingressi binari: Cambio del gas Auto-apprendimento Reset dei totalizzatori o degli interruttori di valore limite Set-point di sicurezza Funzionamento di controllo (il set- point controlla direttamente la valvola) Apertura valvola (es.: in caso di spurgo) E altro ancora... Assegnazione di funzioni alle uscite binarie: Segnalazione di errori Uscita di controllo (es.: per una valvola di sicurezza) Feedback del valore limite (portata, totalizzatore) E altro ancora... Diagnostica e assistenza Analisi del loop di controllo Rappresentazione grafica del set-point, del valore misurato e del valore di controllo per la valvola, sul rispettivo periodo Display a LED per visualizzazione dello stato operativo Procedura di ricalibrazione Aggiornamento del firmware Funzione di auto-apprendimento: regolazione automatica del range di controllo della valvola secondo le condizioni di processo Calibrazione dei segnali standard E altro ancora...

18 18 Bürkert Regolatori di portata massica Configurazione Il gas è controllato o solo misurato? I dispositivi MFC contengono un elettrovalvola proporzionale che imposta la portata di gas desiderata. I dispositivi MFM forniscono la portata del gas corrente solo sotto forma di segnale di valore misurato. Quali fluidi possono essere controllati, dosati o misurati? I dispositivi MFM/MFC possono essere tarati per un gas o per una miscela gassosa. Se si tratta di una miscela gassosa, è importante conoscerne la composizione precisa in percentuale, ai fini della configurazione e della calibrazione. I dispositivi MFM/MFC con sensori Inline o CMOS devono essere tarati usando il gas da regolare (calibrazione con gas reale), sia nel caso di gas singoli, sia di miscele gassose. Nei dispositivi MFM/MFC con sensori a capillare, esiste una correlazione lineare tra la portata e il segnale di misura, quindi possono essere tarati usando un gas neutro. La portata determinata è poi corretta durante il funzionamento, applicando il fattore di conversione del gas o della miscela gassosa interessati. E necessario accertare la compatibilità dei materiali dei componenti dei dispositivi MFM/MFC. L umidità relativa può essere di quasi il 100 %; si deve però sempre evitare lo stato liquido. Le impurità devono essere rimosse mediante pre-filtraggio. Quali dati di processo sono disponibili? E necessario avere a disposizione alcuni dati applicativi per eseguire un ottima configurazione dei dispositivi MFM/MFC. Prima di tutto la portata massima (Q nom ) secondo la densità normale del fluido ρ N, che può essere determinata se si conosce la composizione della miscela gassosa. Poi, dobbiamo conoscere la temperatura del fluido (T 1 ) e i valori di pressione con la portata (Q nom ), misurata immediatamente prima e dopo i dispositivi MFM/MFC, (p 1, p 2 ). Con tutti questi dati si calcola il valore k V dei dispositivi MFM/MFC (consultare il foglio dati delle elettrovalvole proporzionali). Per le proprietà di controllo del dispositivo MFC, è importante che il valore k V dei dispositivi MFM/MFC calcolato sia maggiore del valore k V dell intero sistema. Un valore k V troppo alto compromette la risoluzione della valvola, quindi le sue qualità di controllo. Se invece il valore impostato è troppo basso, il dispositivo non riesce a raggiungere la portata richiesta. L autorità del dispositivo MFC (vedi in appendice autorità della valvola ) non deve essere inferiore a 0,3-0,5. Dividendo la portata massima (Q nom ) per la dinamica di regolazione (span), si ottiene la portata minima (Q min. ). Per garantire l assoluta ermeticità in tutti gli stati di funzionamento, è necessaria la pressione massima d ingresso (p 1max ). Come comunicare il set-point e il valore di processo? L elettronica di controllo è impostata digitalmente. Le interfacce possono essere configurate come analogiche o digitali. Si può scegliere tra vari segnali analogici standard industriali, di comunicazione digitale via RS-232 o RS-422 o bus di campo (Profibus, DeviceNet, CANopen, Modbus).

19 19

20 20 Bürkert Regolatori di portata massica Applicazioni tipiche Le seguenti illustrazioni mostrano le possibili aree di applicazione dei dispositivi MFM/MFC. Controllo fiamma Gas combustibile (metano, propano o acetilene) Gas ossidante (aria o ossigeno) Controller di pressione p p Elettrovalvola MFC MFC Valvola di ritegno Ugello miscelatore Elettrovalvola Gas di spurgo (azoto) Fig. 7: I dispositivi MFC e MFM sono usati per il dosaggio di precisione di gas combustibile e ossigeno Controllo dei generatori al plasma Camera per il vuoto Elettrovalvola Azoto MFC Elettrovalvola Argon Ossigeno MFC MFC Pompa a vuoto Fig. 8: I dispositivi MFC sono usati per il dosaggio di precisione di gas e miscele gassose nella camera per il vuoto, consentendo la generazione del plasma utilizzato per la lavorazione dei prodotti.

21 21 Controllo dell atmosfera Valvola manuale Gas 1 Regolatore di pressione MFC Galleggiante... Filtro Elettrovalvola Gas 4 MFC Camera Fig. 9: I dispositivi MFC generano atmosfere definite per garantire la riproducibilità dei processi. Il volume dell atmosfera può variare da un punto specifico su un cordone di saldatura al volume della camera di un forno di tempra.

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