על פי יעדי הבקרה, האובייקטים והדרישות, NEWTEK יישמה טכנולוגיית בקרה ניתנת לתכנות (PLC), אימצה מבנה בקרה רציף, הקימה מודל בקרה, וייצרה בניסוי מערכת בקרה המתאימה למחוללי חמצן רפואיים מסדרת PSA. על פי הדרישות של GJB2799-96 "מפרטים כלליים למחוללי חמצן של נפה מולקולרית רפואית", בוצעו בדיקות פרמטרים בסיסיות, בדיקות ביצועים ותפקוד ובדיקות פעולה רציפה של 48 שעות. התוצאות הראו כי מערכת בקרה זו מימשה את האוטומציה של תהליך הפעולה של מחולל החמצן, אבחון עצמי ותיקון עצמי של תקלות, שיפרה את אמינות הציוד ומימשה את האופטימיזציה המקוונת של התהליך. ניסוי אופטימיזציית התהליך הראה ששיעור התאוששות החמצן של מחולל החמצן בעל ארבעה מגדלים יכול להגיע ל-50%.
מהנדסי NEWTEK חקרו את טכנולוגיית ייצור החמצן (PSA) של מסננת מולקולרית, ופיתחו ארבעה דורות של ציוד לייצור חמצן למסננת מולקולרית רפואית של PSA, ויצרו סדרה של מוצרים. סדרה זו של ציוד לייצור חמצן מאמצת תהליך ייצור חמצן במבנה של ארבעה מגדלים, ותפוקת החמצן שלו יכולה להגיע ל-40%. תהליך ייצור החמצן שלו מתממש על ידי שסתום הפצה סיבובי רב-כיווני. לכן, מבנה מעגל הגז פשוט, האמינות גבוהה והעלות נמוכה. עם זאת, לציוד מסוג זה יש דרגת אוטומציה נמוכה והוא מסובך יותר לתפעול. על מנת לעמוד בביקוש בשוק ולממש את האוטומציה של בקרת ייצור החמצן ולשפר עוד יותר את האיכות, ביצענו מחקר על מערכת הבקרה של ציוד לייצור חמצן רפואי.
יעדי בקרה, אובייקטי בקרה ודרישות בקרת תהליכים
יעדי בקרה
שליטה אוטומטית בתהליך הפעולה;
אבחון עצמי וביטול עצמי של תקלות;
ניטור מרחוק;
החלפה אוטומטית של שתי מכונות.
חפצים מבוקרים
מערכת בקרה זו משתמשת במחולל חמצן רפואי בגודל 8m³ כאובייקט הנשלט.
האובייקט הנשלט מורכב ממערכת מעגלים, מערכת גז ומערכת מים.
מערכת מעגלים
בקרת פעולת מדחס אוויר;
בקרת פעולת מייבש הקפאה;
בקרת פעולת משאבת לחץ.
מערכת גז
(1) מחולל חמצן: בקר, שסתום סולנואיד, צילינדר, שסתום הפצה סיבובי רב-כיווני, גז;
(2) מיכל חיץ חמצן: בקר, שסתום סולנואיד, חמצן נכנס למיכל החיץ;
(3) משאבת בוסטר: בקר, שסתום סולנואיד, חמצן נשלח למיכל אחסון החמצן דרך משאבת הבוסטר;
(4) מיכל אחסון חמצן: בקר, שסתום סולנואיד, חמצן נכנס למיכל אחסון החמצן;
(5) מד חמצן: בקר, שסתום סולנואיד, מקור גז מסופק למד החמצן.
מערכת מים
(1) שסתום ניקוז מיכל חיץ אוויר: בקר, שסתום סולנואיד, ניקוז;
(2) שסתום ניקוז אוויר לקירור אמצעי: בקר, שסתום סולנואיד, ניקוז;
(3) שסתום ניקוז אוויר קירור אחורי: בקר, שסתום סולנואיד, ניקוז.
דרישות בקרת תהליכים
תהליך הפעלה
(1) הפעל את מייבש ההקפאה.
(2) הפעל את מדחס האוויר. אסור להפעיל אותו בלחץ.
(3) לאחר שמיכל חיץ האוויר מגיע ללחץ מסוים, מחולל החמצן מתחיל לעבוד. הבקר שולט בצילינדר למחזור לפי תזמון מסוים בהתאם לתהליך ייצור החמצן שנקבע. הצילינדר מניע את שסתום ההפצה הסיבובי הרב-כיווני לעבודה. תחת פעולת שסתום ההפצה, האוויר נכנס לארבעת מגדלי הספיחה בהתאמה ומייצר חמצן באמצעות ספיחה בלחץ הנפה של מסננת מולקולרית. דרישות: תזמון פעולת הצילינדר חייב להתאים לחלוטין למצב ההפעלה של שסתום ההפצה הסיבובי הרב-כיווני, אחרת התוכנית תתבלבל וטוהר החמצן יקטן.
(4) על מנת לקצר את זמן ייצור החמצן, האוויר בכל מגדל ספיחה צריך להגיע לריכוז מסוים. מסיבה זו, נדרש שסתום הסולנואיד של מיכל חיץ החמצן יתעכב לפרק זמן לפני שהוא פועל.
(5) כאשר מיכל מאגר החמצן מגיע ללחץ מסוים, פתח את שסתום הניקוז כדי לנקז את החמצן.
(6) כאשר טוהר החמצן גבוה מ-90%, כבה את שסתום הניקוז, פתח את שסתום הסולנואיד של משאבת הבוסטר ואת השסתום הסולנואיד של מיכל אחסון החמצן, וחמצן בטוהר גבוה נכנס למיכל אגירת החמצן. בשלב זה, הציוד נכנס למצב פעולת ייצור חמצן רגיל ממצב האתחול.
תהליך תפעול
(1) במהלך ייצור חמצן רגיל, כאשר הלחץ של מיכל אגירת החמצן מגיע ל-0.8MPa, כבה את מחולל החמצן, מדחס האוויר, מייבש ההקפאה ושסתומי הסולנואיד המתאימים להם, פתח את שסתום ניקוז האוויר בקירור מדחס אוויר למשך 5 דקות, ושחרר את הלחץ במדחס האוויר.
(2) כאשר הלחץ של מיכל אגירת החמצן יורד ל-0.4MPa, הפעל מחדש את מייבש ההקפאה, מדחס האוויר, מחולל החמצן ושסתומי הסולנואיד המתאימים להם בהתאם לתהליך האתחול.
(3) במהלך הפעולה, כל שסתום ניקוז מנקז מים אחת ל-30 דקות, וכל ניקוז נמשך כ-10 שניות. שלושת שסתומי הניקוז מנקזים מים בתורם במרווח מסוים כדי למנוע ירידת לחץ מוגזמת במיכל חיץ האוויר הנגרמת על ידי ניקוז בו-זמנית.
(4) נדרש להיות מסוגל לנטר את טוהר החמצן בכל עת.
(5) נדרש להיות מסוגל לרשום את זמן פעולת הציוד.
תהליך כיבוי
(1) כבה את מארח מחולל החמצן;
(2) כבה את משאבת הדחף ואת שסתום הסולנואיד של מיכל אחסון החמצן ושסתומי סולנואיד מתאימים אחרים;
(3) כבה את מדחס האוויר;
(4) כבה את מייבש ההקפאה;
(5) פתח את שסתום ניקוז אוויר הקירור האמצעי והאחורי, השהה למשך 5 דקות ולאחר מכן כבה אותו כדי לנקז את מי הקירור ולשחרר את הלחץ השיורי במדחס האוויר.
מחולל חמצן PSA לשימוש רפואי
(1) מערכת בקרת מפעל חמצן של NEWTEK PSA יכולה להפוך את איתור באגים לציוד קל, תפעול פשוט, בטוח לשימוש, פעולה אמינה, לא רק נוח לטכנאים להתקין, לנפות ותיקון, אלא גם להפחית מאוד את עוצמת העבודה של המפעילים ולשפר את העבודה סביבת המפעילים.
(2) מערכת בקרה זו נוחה לאופטימיזציה של תהליך ויכולה לשפר עוד יותר את קצב התאוששות החמצן של הציוד.
(3) לבקר הניתן לתכנות המשמש במערכת בקרה זו יש ממשק תקשורת טורית, המספק תנאים אפשריים למחקר ניטור מרחוק; לבקר יש גם את המאפיינים של ריבוי משתמשים, שיכול לממש את פונקציית המיתוג האוטומטי של מכונות כפולות.
(4) מאחר שדרישות הבקרה והפרמטרים האופייניים של מחוללי חמצן מסדרת PSA זהים, כלומר, גורם הבקרה k והפרמטר האופייני p נשארים ללא שינוי, מערכת בקרה זו חלה גם על דגמים אחרים של סדרת PSA.