Как работает регулятор расхода газа (РРГ)?

Основными составными компонентами РРГ являются: корпус, датчик и элемент сопротивления потоку, регулирующий клапан, электронная плата.

Корпус представляет собой основание, на котором монтируются все основные компоненты регулятора расхода. Через это основание идет поток газа. Все приборы Bronkhorst High-Tech B.V. имеют корпус из высококачественной электрополированной нержавеющей стали марки 316L. В качестве уплотнений между основанием и другими узлами РРГ используются различные эластомеры или металл.

Главными элементами измерительной части РРГ являются:

• специальный "элемент сопротивления потоку", обеспечивающий идеальное разделение потока с целью отвода его строго пропорциональной части в канал измерительной ячейки
• датчик - специальная измерительная ячейка, обеспечивающая быстрый отклик, высокую повторяемость измерений и высокую температурную стабильность.

Элемент сопротивления потоку (или разделитель потока) представляет собой набор специальных дисков из нержавеющей стали с прецезионно изготовленными каналами в них. Размер каждого канала соответствует размеру измерительного капилляра сенсора. Конструкция элемента сопротивления потоку обеспечивает стабильный коэффициент отношения потока через сенсор и мимо него. Причем это отношение остается постоянным во всем диапазоне изменения параметров эксплуатации прибора.

Измерительная ячейка (датчик) является сердцем прибора. Она состоит из капилляра (измерительного канала), двух термосопротивлений (RT1 и RT2) и нагревательного элемента (RH) между ними. Часть газа, ответвляемая элементом сопротивления потоку, проходит по капилляру и нагревается с помощью нагревательного элемента. Термосопротивления предназначены для измерения температуры газа до (T1) и после (T2) нагревательного элемента. Разность этих температур (T2-T1) прямо пропорциональна массовому расходу газа.

Сигнал датчика поступает для обработки на вход электронной платы РРГ. В настоящее время все приборы Bronkhorst High-Tech являются цифровыми, т.е. электронная плата является по сути миниатюрным компьютером, содержащим микропроцессор, память для микропрограммы и данных. Сигнал датчика поступает на вход такой платы, преобразуется с помощью АЦП в цифровую форму, линеаризуется и фильтруется в соответствии с имеющимися в микропрограмме регулятора расхода алгоритмами.

Далее измеренное значение поступает на все имеющиеся "на борту" прибора цифровые шины (RS232 и одна из: Profibus-DP, DeviceNet, Modbus или Flowbus). Также сигнал с помощью ЦАП преобразуется в стандартный аналоговый (0...5(10)В, 0(4)...20мА) и также поступает на выход прибора.

Регулятор расхода газа обеспечивает поддержание потока в соответствии с сигналом задания - уставкой. Уставка поступает либо на аналоговый вход прибора и преобразуется в цифровую форму с помощью АЦП, либо непосредственно по цифровому интерфейсу. Микропроцессор прибора в соответствии с имеющимся в микропрограмме алгоритмом ПИД-регулирования сравнивает сигнал уставки с измеренным значением и вырабатывает оптимальный сигнал для управления клапаном. Сигнал преобразуется в аналоговую форму, усиливается и поступает на на катушку соленоида клапана. Регулирующие клапана бывают нескольких типов в зависимости от применения: прямого действия для малых расходов, пилотные для больших расходов, Vary-P для больших (дифференциальных) давлений.