Небольшой объем очищенного воздуха с установкой температуры и влажности — такая потребность становится все популярнее среди производителей автомобилей, полупроводников и фармацевтических препаратов. Это необходимо в лабораториях, измерительных камерах и технологических установках. Однако обычные системы кондиционирования воздуха не в состоянии эффективно работать с такими небольшими объемами. Новый высокоточный блок климат-контроля от Pure Engineering с технологией B&R решает эту проблему — точное кондиционирование от 2 до 10 кубометров воздуха в час, а также его очистка от частиц и загрязнений.
Все более строгие нормы по выбросам, новые методы производства и давления для оптимизации качества и стоимости продукции — все эти тенденции увеличивают спрос на установки климат-контроля, которые вырабатывают кондиционированный воздух в небольших количествах точно по заданным параметрам. В идеале они должны отфильтровывать и органические соединения и частицы, если таковые присутствуют. Обычные системы кондиционирования воздуха, предназначенные для подачи сотен или тысяч кубометров в час, плохо подходят для этой цели.
«Чтобы произвести только 5 м³/ч с отклонением по темпу подачи менее 2 процентов обычному блоку климат-контроля, необходимо, как правило, пропускать 500 м³/ч. Другими словами, 99 процентов воздуха, на которые вы израсходовали массу энергии, окажутся неиспользованными. Технически, экономически и экологически это неприемлемо», — рассуждает Ральф Брауэр, управляющий партнер Pure Engineering, объясняя, почему стала актуальной разработка блоков климат-контроля малого объема подачи.
Установки климат-контроля излишней производительности неоправданно дорогостоящи и требуют ненужных затрат на протяжении всего срока службы. Это особенно проявляется, когда становятся нужны дополнительные системы фильтрации для удовлетворения повышенных ограничений на концентрацию твердых частиц и органических молекул. Объем обрабатываемого воздуха влияет не только на концентрацию загрязнений на входе и выходе, но и на скорость осаждения на фильтрах. Поэтому так важна соответствующая размерность системы климат-контроля.
Решение проблем климат-контроля
То, что представляется эффективным и практичным с точки зрения пользователя (получать небольшие объемы обрабатываемого воздуха, который подается по необходимости), заведомо сложно с точки зрения производства систем климат-контроля . Это одна из главных причин того, что установки климат-контроля с объемной подачей до 100 м³/ч, большая редкость. Объемный расход оказывает ключевое влияние на систему регулирования температуры обрабатываемого воздуха. Чем меньше расход, тем меньше требуемая мощность охлаждения теплообменника. Для объемного расхода 5 м³/ч требуется не более нескольких ватт. Решающим фактором является уровень точности, с которой может регулироваться выходная мощность охладителя, а значит, и температура воздуха. Контроль температуры с точностью ±0,2 °С потребует контроля теплообменника с точностью ±300 мВт. Аналогична ситуация с влажностью обрабатываемого воздуха и емкостью увлажнителя — примерно 50 г/ч для объемного расхода 5 м³/ч. Для контроля влажности с точностью ±1 %, нужна подачи воды 14,7 мг/мин — вряд ли достаточно, чтобы заполнить одноразовый шприц.
Когда дело доходит до разработки установки климат-контроля малого объема подачи, этот пример показывает, насколько важно иметь отлично настроенную, очень точную и динамическую систему датчиков и исполнительных устройств, а также систему управления для контроля соответствия. «Годы успеха с системами управления B&R настроили нас на применение их в новых установках», — сообщает Брауэр. Компания Pure Engineering создала ряд различных систем и испытательных стендов с помощью решений B&R по управлению.
«Среда разработки B&R позволяет нам быстро адаптироваться к изменениям в аппаратном или программном обеспечении. Библиотеки, которые они предоставляют, и отличная поддержка, которую мы привыкли получать от специалистов B&R, облегчило нам разработку встраиваемого программного обеспечения». Ральф Брауэр, управляющий партнер, Pure Engineering
Модульный ввод-вывод для гибкого климат-контроля
«Система X20 B&R предлагает необходимую нам модульность вместе с богатым выбором интерфейсов полевых шин и модулей ввода-вывода. Это дает нам гибкость в выборе оптимальных компонентов, установке их с минимальными усилиями, а затем интегрировании всего этого в программное обеспечение управления высокого уровня на испытательном стенде, — говорит Брауэр. — Что еще говорит в пользу X20 — это высокое разрешение аналоговых входных плат. Разрешение 12 бит позволяет нам достичь инкрементального регулирования в управлении в 0,02 °С — то, что нам нужно для стабильности в ±0,2 °С».
Брауэр также хвалит обширные возможности программирования, предлагаемые интегрированной средой разработки программного обеспечения Automation Studio. «Среда разработки B&R позволяет нам быстро адаптироваться к изменениям в аппаратном или программном обеспечении. Библиотеки, которые они предоставляют, и отличная поддержка, которую мы привыкли получать от специалистов B&R, обеспечили более легкую разработку нашего встраиваемого программного обеспечения».
Стандартная модель компактной 19-дюймовой системы со встроенными фильтрами для частиц и летучих органических соединений (VOC) разработана для автоматической работы. В этом режиме интегрированный контроллер X20 получает заданные значения для расхода, температуры и влажности с помощью Ethernet от контроллера тестового стенда испытаний более высокого уровня, который затем может вернуть переменные текущего процесса как фактические значения. При желании установка также может быть оснащена пультом Power Panel B&R, позволяющим оператору вводить требуемые значения параметров и контролировать текущее состояние работы локально. Встроенный интерфейс оператора также облегчает работу обслуживающего персонала по устранению неполадок и выполнению целевого обслуживания.
Соответствие тестовой спецификации по эффективности и экологичности
Спецификации тестирования автомобильных выбросов требуют чрезвычайно высокой точности даже при очень небольших объемах кондиционирования и очищения воздуха. Стандартная модель надежной установки Pure Engineering предназначена для расхода от 1 до 10 м³/ч (±2 %) и гарантирует температурную стабильность ±0,2°С и регулировку влажности с отклонением не более ±1 % от относительной влажности.
Установки автоматического точного кондиционирования — это экономный и экологически ответственный вариант для пользователей, благодаря которому достигается соответствие самым строгим допускам на объемный расход, температуру и влажность обрабатываемого воздуха, используемого в лабораториях, тестовых стендах, камерах измерений и технологических установках. Гибкость решения B&R по управлению делает установки исключительно масштабируемыми и легко интегрируемыми в систему управления более высокого уровня.