生物反应器的溶氧浓度控制 (Dissolved Oxygen, DO Control)

溶氧浓度控制 (Dissolved Oxygen, DO Control)
这是复杂也是关键的控制之一，通常采用级联控制（Cascade Control）​​ 策略，即按优先级顺序调节多个执行机构。

•​传感器​： 溶氧电及（通常是及谱法或光学荧光法）。

•​执行机构​（按调节能力/节能优先级排序）：

1.​搅拌转速（Agitator Speed）​​： 改变转速可打破液胞，增加气液接触面积，效果直接且节能。

2.​进气流量（Air Flow Rate）​​： 通过质量流量控制器（MFC）增加总进气量，提高氧气分压。

3.​罐压（Vessel Pressure）​​： 通过背压阀提高罐内压力，增加氧气溶解度（亨利定律）。

4.​氧气比例（O2 Enrichment）​​： 在进气中混入纯氧，快速提高氧气分压（昂贵的方式）。

•​级联控制过程​：

•传感器监测DO值（如设定为30%饱和度）。

•​优先级​： PLC首先自动提高搅拌转速。如果DO值回升至设定范围，则维持此转速。

•​第二优先级​： 如果转速升至预设上限（如800 rpm）后DO仍低，PLC会指令增大进气流量。

•​第三优先级​： 如果进气流量也已调高但DO仍不足，PLC可能会提高罐压或开启纯氧气混合阀。

•当DO过高时，则反向执行上述过程（降低转速、流量等）。

•这种多参数联动的智能级联控制，能够在能耗和机械剪切力下，将DO稳定控制在目标范围内。