-Ketepatan Tinggi dan Penyelesaian Kawalan Aliran Untuk Sistem Bendalir Steril Menggunakan Injap Cubit Elektrik

-tekanan berketepatan tinggi dan kawalan aliran dalam sistem cecair steril sentiasa menjadi keperluan teknikal yang kritikal dalam bidang seperti biofarmaseutikal, makanan dan minuman serta analisis makmal. Kertas kerja ini mencadangkan penyelesaian kawalan-gelung tertutup berdasarkan injap picit elektrik dan meneroka kaedah alternatif untuk memenuhi keperluan kawalan yang tepat di bawah keadaan pengendalian yang berbeza.

 

I. Latar Belakang Teknikal dan Cabaran
Injap cubit, sebagai komponen kawalan bendalir tidak-bersentuh, beroperasi dengan menggunakan daya mekanikal luaran untuk mengubah diameter dalaman tiub anjal, dengan itu mencapai laluan aliran hidup/mati dan peraturan aliran. Memandangkan badan injap tidak menyentuh bendalir secara langsung, teknologi ini amat sesuai untuk senario pengendalian bendalir steril, menghakis atau{2}}tinggi. Walau bagaimanapun, injap cubit elektrik tradisional kekurangan mekanisme maklum balas automatik, menjadikan tekanan dan kawalan aliran yang tepat sukar dicapai.

 

II. Tertutup-Reka Bentuk Sistem Kawalan Gelung
Penyelesaian ini membina sistem kawalan-gelung tertutup lengkap yang terdiri daripada unit pemacu, unit penderiaan, unit penggerak dan unit kawalan:

1. Unit Pemacu:Menggunakan pam sebagai sumber kuasa bendalir untuk memastikan aliran sederhana berterusan melalui tiub.

Unit Penderiaan:

• Penderia Tekanan: Memantau tekanan saluran paip dalam masa-sebenar dan menukarkannya kepada isyarat standard.
• Penderia Aliran: Mengesan perubahan aliran bendalir dengan tepat.

2.Unit Penggerak:Injap picit elektrik (voltan kendalian 24VDC, menyokong isyarat kawalan 0-5V/0-20mA), serasi dengan tiub yang mempunyai diameter luar Kurang daripada atau sama dengan 7mm dan ketebalan dinding 0.5-2mm, menampilkan jurang picit boleh laras 0.5-2mm.

3. Unit Kawalan:Menggunakan siri VPC2021 siri tinggi-pengawal boleh atur cara PID, menyokong 47 jenis input isyarat penderia, dilengkapi dengan fungsi lanjutan seperti kawalan lata dan kawalan julat-split serta menampilkan modul penukaran DA 24-bit / 16-bit dengan ketepatan output 0.01%.

Aliran Kerja Sistem: Bendalir didorong oleh pam melalui tiub fleksibel. Penderia mengumpul data tekanan/aliran dalam masa-sebenar dan menghantarnya kepada pengawal. Pengawal membandingkan titik tetapan dengan nilai sebenar menggunakan algoritma PID dan mengeluarkan isyarat kawalan yang tepat untuk melaraskan bukaan injap picit, membentuk kawalan gelung-tertutup.

 

III. Pengoptimuman Sistem dan Penyelesaian Alternatif
Walaupun penyelesaian injap cubit elektrik menawarkan kelebihan seperti tindak balas pantas dan ketepatan tinggi, ia membawa risiko yang berkaitan dengan toleransi tekanan tiub. Apabila tekanan belakang dalaman melebihi had toleransi tiub, ia boleh menyebabkan tiub pecah. Oleh itu, tiga penyelesaian alternatif yang lebih selamat dicadangkan:

• Sistem Kawalan Pam Frekuensi Berubah: Melaraskan kelajuan pam untuk menukar tekanan keluaran.
• Penyelesaian Pam Picagari: Menggunakan skru plumbum ketepatan untuk menolak picagari bagi-penyampaian cecair volum mikro.
• Sistem Kawalan Tekanan Tindanan: Mencapai penghantaran tekanan dengan mengawal tekanan gas di bahagian atas bekas bendalir.

Antaranya, penyelesaian kawalan tekanan tindanan menunjukkan prestasi yang sangat baik dalam bidang kawalan aliran-mikro, terutamanya sesuai untuk senario seperti cip mikrobendalir yang memerlukan kawalan ketepatan ultra-tinggi. Untuk tiub-mikro dengan diameter dalam<1mm, using a syringe pump or pressure controller instead of the pinch valve solution is recommended.

 

IV. Perbandingan Kelebihan Teknikal
Theinjap cubit elektrikpenyelesaian menawarkan kelebihan struktur ringkas dan kos rendah dalam kawalan tiub konvensional, manakala kawalan tekanan tindanan dan penyelesaian pam picagari memegang lebih banyak kelebihan dalam-kawalan aliran dan kestabilan tekanan mikro. Dalam aplikasi praktikal, penyelesaian kawalan yang sesuai harus dipilih berdasarkan ciri bendalir, keperluan ketepatan dan kekangan belanjawan.

Sistem kawalan ini telah berjaya digunakan dalam senario seperti bioreaktor, sistem kultur sel, dan saluran pengisian farmaseutikal, mengesahkan kebolehpercayaan dan kebolehgunaannya dalam kawalan cecair steril. Melalui reka bentuk modular, penyelesaian ini boleh dikembangkan secara fleksibel kepada-sistem kawalan kompleks berbilang saluran, menyediakan laluan teknikal baharu untuk kawalan bendalir industri.