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[color=#ff0000]摘要:玻璃制品吹塑成型工艺中,始终存在人工吹气和机器吹气气压不稳造成成品一致性差、成品率不高等问题。为解决这些问题,本文提出了一种吹气气压全自动控制解决方案,使得吹气气压可以按照设定曲线进行快速和精密控制,可大幅提高生产效率和产品良率。[/color][size=18px][color=#ff0000]一、问题的提出[/color][/size]玻璃是一个非结晶无定形固体,玻璃制品在加工过程中需要加热软化和吹塑成型,但目前的吹塑成型工艺存在以下几方面的问题需要解决:(1)在目前大多数通过人工用嘴吹气方式向玻璃制品的内部进行吹气的吹塑成型工艺中,需要依靠人力用管吹气然后将熔融的玻璃液塑形。这种工艺方法极大增加了生产者的负担,容易使得生产者因脑部缺氧而产生晕眩,同时降低了工作效率。这种工艺所生产的成品一致性差,且成品率不高,同时对于玻璃制品的生产周期延长,不利于广泛的推广和普及。(2)在玻璃瓶成型工艺中,由于风从吹塑管出来后一直作用于玻璃瓶的瓶底,吹塑气压不够均匀,会导致玻璃瓶成型后瓶底厚薄不一,同时现有的自动吹塑装置在吹塑过程中会出现气压不稳定的情况,不具备自动稳压的功能,导致玻璃瓶质量层次不一。分析现有玻璃制品的吹塑成型工艺可以发现,整个吹塑过程是一个典型的小型密闭空间内的气压变化过程,如果可以精密控制这个气压变化过程,并总能准确重复这个气压变化过程,即可实现玻璃制品吹塑工艺的自动化和质量可靠性,大幅提高成品率和缩短生产周期。本文针对玻璃制品吹塑成型工艺中存在的上述问题,提出了一种吹气气压全自动控制解决方案,吹气气压可以按照设定曲线进行快速和精密控制,由此大幅提高生产效率和产品良率。[size=18px][color=#ff0000]二、技术方案[/color][/size]玻璃塑形吹气压力自动控制的基本原理是按照需要快速控制一个密闭空腔内的气压,用此气压来代替人工吹气时的压力变化。整个控制装置的结构如图1所示。[align=center][img=玻璃塑形吹气压力自动控制,500,386]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/05/202205111628124420_8460_3384_3.png!w690x533.jpg[/img][/align][align=center]图1 玻璃塑形吹气压力自动控制装置结构示意图[/align]吹气压力自动控制装置主要包括腔体、电动针阀、压力传感器、PID控制器和高压气源。腔体内的压力精密控制采用动态控制法,即根据压力传感器的测量值与设定值的比较,PID控制器同时调节进气流量和排气流量,使得腔体内的压力快速达到动态平衡,将压力控制在设定值上。设定值可以是一个不随时间变化的压力恒定点,也可以是根据玻璃吹塑工艺要求设计出来的压力随时间变化的曲线,以此来满足不同压力要求。总之,通过此技术方案,可实现玻璃塑形吹气压力的自动精密控制,并可保证控制精度和重复性,以此保证产品质量和稳定性。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
[color=#000099][b]摘要:目前的一次性生物反应器袋充气压力控制普遍只使用了电气比例阀或双阀压力控制器,此种充气控制方式中,压力安全监控无法自动反馈和响应、所控压力并不是真正的反应器袋压力,且充气速度较慢。本文针对现有技术存在的问题进行了改进,提出采用串级控制法,通过外置压力控制器和传感器,以比例阀作为执行机构组成双闭环控制回路,可大幅提高控制精度和充气速度,更重要的是可实现充气压力安全监控和报警自动处理。[/b][/color][align=center][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][size=18px][color=#000099]一、问题的提出[/color][/size][/b]一次性生物反应器(Single Use Bioreactor)或用后可弃生物反应器(Disposable bioreactor)是使用一次性袋的生物反应器,代替由不锈钢或玻璃制成的培养容器,简称SUBs。与可重复使用的生物反应器相比,一次性生物反应器(SUBs)具有的重要优势是减少了工艺认证难度,无需清洁认证,缩短了停机时间和周转时间。在所有的一次性生物反应器使用过程中,都存在一个充气步骤,需要将反应器充气到指定压力。但一次性生物反应器生物反应器袋并不属于压力容器,过度加压会造成反应器袋的破裂、泄漏或其他故障。因此,一次性反应器袋的准确充气加压必须考虑到在生长期间引入、消耗和产生的气体,以及培养基、消泡剂和其它引入流体的影响。目前常用的SUB充气控制装置是采用电气比例阀,也有采用类似电气比例阀的双阀压力控制器,整个充气压力控制装置如图1所示。[align=center][img=一次性生物反应器典型充气压力控制系统结构示意图,690,246]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211011730388558_6420_3221506_3.jpg!w690x246.jpg[/img][/align][align=center][color=#000099]图1 一次性生物反应器袋典型充气压力控制系统结构示意图[/color][/align]在实际应用中,图1所示的充气压力控制系统存在以下两方面问题:(1)安全性问题:在图1充气压力控制系统中,双阀压力控制器或电气比例阀都内置有压力传感器,此传感器测量的是出压口处的压力,并不代表一次性生物反应器袋的内部压力。因为,出于安全性考虑,还需增加一个压力表来监控反应器袋的真实压力。因此,很多SUB制造商希望更准确的直接控制一次性生物反应器袋的内部压力,并同时具有报警功能。(2)准确性和滞后问题:由于压力控制器和电气比例阀远离反应器袋,所控压力与反应器袋希望的压力值有一定偏差,而且这种充气控压方式存在明显滞后现象,充气速度较慢。[b][size=18px][color=#000099]二、串级回路充气压力控制[/color][/size][/b]为了解决上述一次性生物反应器袋充气压力控制中存在的问题,本文提出一种更精确可靠且快速的充气压力控制方法,其核心技术是采用串级控制方法,即对图1所示的压力控制系统进行了改良,增加一个独立的压力控制器。新型充气压力控制系统如图2所示。[align=center][img=生物反应器袋新型串级双回路充气压力控制系统结构示意图,690,346]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211011731023461_8401_3221506_3.jpg!w690x346.jpg[/img][/align][align=center]图2 生物反应器袋新型串级双回路充气压力控制系统结构示意图[/align]图2所示的升级改良后的新型充气压力控制系统,主要有以下几方面的特点:(1)所采用经典的串级控制法,以电气比例阀作为独立的内部执行回路,再外接独立的压力控制器和压力传感器,结合电气比例阀组成外部控制回路,由此构成的串级控制结构形式,可充分发挥串级控制法能提高控制精度和加快充气速度的优势,有效提高压力控制精度和缩短充气时间,此特性对大容积一次性反应器袋的充气过程尤为具有优势。(2)外接的压力传感器直接安装在反应器袋上,更能准确监测反应器袋的内部压力。(3)外接的压力控制器具有超压报警功能和相应的开关控制信号输出。如果反应器袋内部压力超过设定警戒线后,可立刻报警并输出开关信号驱动安全阀放气。(4)压力控制器采用的是24位ADC和16位DAC,具有超高的压力测量和控制信号模拟量输出精度,另外通过双精度浮点运算,可实现最小0.01%的超高精度压力控制调节。(5)压力控制器可存储多个充气压力控制参数,便于不同容积大小的一次性生物反应器袋的充气压力控制而无需再进行设置和调整。(6)控制器可具有两通道形式,即一个压力控制器可同时控制两个电气比例阀实现两个一次性生物反应器袋的充气压力控制。(7)压力控制器带RS 485通讯,标准MODBUS协议,即可独立运行,也可与上位机通讯。(8)随机配的软件可方便采用计算机对压力控制器进行遥控,避免繁复的仪器按钮操作。[b][size=18px][color=#000099]三、总结[/color][/size][/b]综上所述,通过上述新型串级控制系统,可有效提高一次性生物反应器袋充气过程中压力控制的安全性、精度和速度,并具有操作便捷和可扩展的特点。同时此种串级双回路结构适用于各种形式和规格的电气转换器、电气比例阀和双阀压力控制器。[align=center][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
[font=&][size=16px][color=#333333]点击链接查看更多:[url]https://www.woyaoce.cn/service/info-39252.html[/url]服务背景[/color][/size][/font][font=&][color=#333333][/color][/font]高低温低气压试验主要是模拟高海拔低温低压的环境,适用于航空航天、电工电子等科研工业部门,用于(包括元器件、材料和仪器仪表)等在高低温低气压进行贮存运输可靠性试验,并可同时测试电气性能参数。试验的严苛程度取决于温度、气压和曝露持续时间。在高温-低气压环境条件下,空气电介质强度明显降低,电晕起始电压和击穿电压明显降低,增加了飞弧、表面放电或电晕放电的风险;同时降低了空气热传导能力,加剧了产品的过热;其次高温-低气压环境增加了流体和润滑油的挥发,从而增加了产品损坏和易燃气体燃爆的可能性;另外还加速了增塑剂和塑料的挥发和分解,从而加速了产品的老化。[font=&][size=16px][color=#333333]检测内容[/color][/size][/font][font=&][color=#333333][/color][/font]高空低气压试验,确定仪器仪表、电工产品、材料、零部件、设备在低气压、高温、低温单项或同时作用下的环境适应性与可靠性试验。