Dans la technologie des procédés, la pression et le débit sont deux grandeurs importantes, analogues à la tension et au courant dans la technologie électrique. La pression d'un liquide, d'un gaz ou d'une vapeur est la force que ce milieu exerce sur son environnement et, en général, cette pression est une force motrice qui permet au milieu de s'écouler. Par exemple, la pression dans le réseau municipal de distribution d'eau permet à l'eau de couler du robinet de votre maison lorsque vous l'ouvrez.
Bien que Bronkhorst soit réputé pour la mesure et le contrôle des flux de liquides, de gaz et de vapeur, la régulation de pression est un autre des piliers de l'entreprise. Plongeons dans ce monde de la régulation de pression, avec comme exemple un régulateur de pression Bronkhorst polyvalent.
Exemple de régulateur de pression Bronkhorst EL-PRESS
Un régulateur de pression est utilisé pour s'assurer que la pression du procédé ne dépasse pas un point de consigne prédéfini. A cet égard, le régulateur de pression électronique numérique Bronkhorst EL-PRESS peut contrôler la pression des liquides ou des gaz. Ce dispositif est composé d'un capteur de pression, d'une vanne adjacente et d'un logiciel de contrôle.
Le capteur de pression mesure en permanence la pression réelle du fluide en circulation. Le logiciel de commande PID intelligent compare cette valeur réelle à une valeur de consigne souhaitée et commande ensuite la vanne. En ouvrant ou en fermant (davantage) cette vanne, le gaz/liquide s'écoule plus ou moins vite et, par conséquent, la pression réelle du fluide atteint la pression de consigne et s'en rapproche le plus possible. Il s'agit d'un processus continu.
Dans le capteur de pression, le flux de liquide ou de gaz exerce sa pression sur un diaphragme flexible en acier inoxydable. Un volume intermédiaire d'huile transfère cette pression à la surface d'une puce piézoélectrique - le "vrai capteur" - qui convertit la pression en un signal de tension électrique pour un traitement ultérieur. L'épaisseur de la surface de la puce détermine la plage de pression - de quelques millibars à plusieurs centaines de bars.
La valve de l'EL-PRESS est une valve de contrôle proportionnelle, électromagnétique, avec des caractéristiques de contrôle extrêmement rapides et douces. Un contrôleur de pression sans vanne de régulation est "simplement" un compteur de pression.
Vue en coupe d'un capteur de pression
Contrôle de la pression avant, contrôle de la pression arrière et contrôle de la pression différentielle (ΔP), schématiquement
Types de régulation de la pression
La position des composants de régulation de la pression détermine en grande partie le type de régulation de la pression. Dans le cas d'une régulation de la pression vers l'avant pour réguler la pression en aval, le capteur est placé en aval de la vanne, par exemple pour obtenir une pression constante du flux de gaz qui entrera dans le gicleur d'un brûleur. Dans le cas d'une régulation de la pression en amont, le capteur est placé en amont de la vanne, par exemple pour réduire la pression d'une cuve de réaction chimique de manière contrôlée. Dans ces configurations, le capteur de pression est toujours le plus proche de la chambre ou du récipient dont la pression doit être contrôlée.
Dans le contrôle de la pression différentielle, la différence de pression entre deux lignes (de gaz) est régulée. Un compteur de pression est placé entre les deux lignes et une vanne de régulation est placée en ligne dans l'une des deux lignes. Cela peut être fait, par exemple, dans des applications de test de membrane pour obtenir une différence de pression constante sur la membrane.
Dans le contrôle de la pression du processus, la pression à l'intérieur de récipients fermés avec une connexion de fluide est régulée, en combinant un capteur de pression avec une double valve de contrôle de la pression pour l'entrée et la décharge.
Dispositifs de régulation de pression Bronkhorst
Les appareils Bronkhorst suivants contiennent un capteur de pression et peuvent donc faire partie d'une installation de régulation de pression :
- Le contrôleur/mesureur de pression électronique numérique polyvalent EL-PRESS pour les gaz et les liquides peut effectuer des mesures dans une plage de 2 mbar à 400 bar, pour le contrôle de la pression avant ou arrière. Les appareils EL-PRESS Metal Sealed sont destinés aux applications de gaz de haute pureté jusqu'à 64 bars, notamment pour le marché des semi-conducteurs.
- Le robuste contrôleur/mètre de pression électronique numériqueN-PRESS pour gaz et liquides fonctionne également dans la plage de 2 mbar à 400 bar, et est équipé d'un boîtier robuste de type industriel (IP65) pour une utilisation dans des environnements industriels.
- Le contrôleur/mètre de pression numérique compact IQ+FLOW pour les gaz ("le jaune") est capable de mesurer dans une plage comprise entre 0,01 et 10 bars dans un encombrement réduit (0,75").
- Le régulateur/détecteur de débit massique FLEXI-FLOW Compact pour gaz, très compact et basé sur une puce, contient deux capteurs de pression, l'un à l'entrée et l'autre à la sortie, pour mesurer la pression en amont et en aval.
- Le régulateur/détecteur de débit massique EL-FLOW Prestige pour gaz avec l'option "Insensible à la pression" contient un capteur de pression intégré pour compenser les variations de la pression d'entrée.
Un débitmètre massique EL-FLOW en série combiné à un régulateur de pression à l'avancement EL-PRESS dans une application de test de brûleur
Régulation combinée du débit massique et de la pression ("une spécialité Bronkhorst")
Pour un contrôle optimal des conditions du processus, telles que le débit et la pression, un compteur ou un régulateur de pression est souvent associé à un régulateur ou à un compteur de débit. Cette combinaison permet à l'utilisateur de contrôler le débit et de mesurer la pression, ou de contrôler la pression et de mesurer le débit.
Par exemple, avec ces configurations, la pression de traitement souhaitée est maintenue constante à l'intérieur d'une cuve de réaction chimique, tandis que le flux de gaz de réaction requis est maintenu à un débit constant. Dans les exemples ci-contre, ces combinaisons sont souvent appliquées.
Applications de régulation de la pression
Les régulateurs de pression sont généralement utilisés dans les bancs d'essai d'étanchéité, dans les bancs d'essai à haute pression ou sous vide pour les réactions chimiques, dans les essais de perméabilité pour les roches ou les sédiments, et dans les essais de perméabilité/séparation des membranes. Les applications concrètes sont les suivantes :
- Les contrôleurs de contre-pression électroniques numériques Bronkhorst EL-PRESS sont utilisés pour assurer la valeur constante requise de la basse pression à l'intérieur de la chambre à plasma pour la fabrication de high-quality lab-grown diamonds par CVD.
- Dans un lithium-ion battery manufacturing process, pour remplir les cellules de batteries de type poche, la pression du récipient d'alimentation en électrolyte est maintenue à une valeur constante par un contrôleur de pression Bronkhorst EL-PRESS.
- Dans un banc d'essai pour l'humidification of fuel cells pour les applications automobiles, la pression absolue et la différence de pression sont contrôlées par des instruments IN-PRESS de Bronkhorst.
Qu'est-ce qu'un débitmètre
Fonctionnement du générateur de vapeur « CEM »
Fonctionnement du débitmètre massique thermique