Σε μια αυτοματοποιημένη δεξαμενή χημικών, η θερμοκρασία σπάνια παραμένει απόλυτα σταθερή χωρίς συνεχή ρύθμιση. Η απώλεια θερμότητας αλλάζει ανάλογα με τις συνθήκες περιβάλλοντος, τη στάθμη του υγρού, την απόδοση παραγωγής και τη θερμοκρασία του εισερχόμενου διαλύματος. Επομένως, μια πλάκα θέρμανσης που επιλέγεται μόνο με ονομαστική ισχύ μπορεί να δημιουργήσει αργή ανάκτηση, υπερβολική υπέρβαση θερμοκρασίας ή συχνή εναλλαγή.
Για ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση, επεξεργασία PCB, υγρές διεργασίες ημιαγωγών και χημική υδρομεταλλουργία,έλεγχος θερμοκρασίας πλάκας θέρμανσηςθα πρέπει να σχεδιαστεί ως ένα πλήρες θερμικό και ηλεκτρικό σύστημα.
Ξεκινήστε με την πραγματική ζήτηση θερμότητας
Ο ελεγκτής δεν μπορεί να αντισταθμίσει μια πλάκα θέρμανσης με λανθασμένο μέγεθος.
Κατά την εκκίνηση, η απαιτούμενη αισθητή ενέργεια μπορεί να απλοποιηθεί ως εξής:
Q=mcΔT
όπουmείναι υγρή μάζα,cείναι ειδική θερμοχωρητικότητα, καιΔTείναι η απαιτούμενη αύξηση της θερμοκρασίας.
Για συνεχή παραγωγή, απαιτείται πρόσθετη ισχύς για την αντιστάθμιση της απώλειας θερμότητας και της εισερχόμενης ψυχρότερης λύσης.
Μια απλοποιημένη σχέση φόρτωσης-διεργασίας είναι:
Διαδικασία=ṁc(Ttarget − Tinlet)
Αυτό σημαίνει ότι η απαιτούμενη χωρητικότητα του θερμαντήρα εξαρτάται από την απόδοση παραγωγής καθώς και από τον όγκο της δεξαμενής.
Η υπερμεγέθη ισχύς μπορεί να κάνει τον έλεγχο πιο δύσκολο
Μια μεγάλη θερμαντική πλάκα μπορεί να αυξήσει γρήγορα τη θερμοκρασία, αλλά η υπερβολική ισχύς μπορεί να αυξήσει την ευαισθησία του ελέγχου.
Εξετάστε ένα σύστημα θέρμανσης που απαιτεί περίπου 6 kW υπό κανονικές συνθήκες. Μια θερμαντική πλάκα 15 kW που λειτουργεί ως μια μη ελεγχόμενη ζώνη μπορεί να προκαλέσει μεγάλη αύξηση θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου θέρμανσης.
Στη συνέχεια, ο ελεγκτής πρέπει να αντισταθμίσει μειώνοντας τον κύκλο λειτουργίας ή εναλλάσσοντας την ισχύ συχνότερα.
Μια καλύτερη προσέγγιση μπορεί να περιλαμβάνει πολλές ανεξάρτητα ελεγχόμενες ζώνες θέρμανσης.
Το Zoning δίνει στον ελεγκτή περισσότερη ανάλυση
Πλάκες θέρμανσης αυτόματου ελέγχου θερμοκρασίαςμπορεί να χωριστεί σε πολλαπλά ηλεκτρικά κυκλώματα.
Κατά την εκκίνηση, πολλές ζώνες μπορούν να λειτουργήσουν ταυτόχρονα.
Καθώς η διαδικασία πλησιάζει τη θερμοκρασία στόχου, οι μεμονωμένες ζώνες μπορούν να αλλάξουν ή να διαμορφωθούν ανάλογα με την πραγματική ζήτηση.
Για παράδειγμα, ένα σύστημα 12 kW χωρισμένο σε τέσσερις ζώνες 3 kW παρέχει πιο πρακτική ανάλυση ελέγχου από ένα μεμονωμένο κύκλωμα 12 kW.
Η κατάλληλη διάταξη ζωνών εξαρτάται από τη γεωμετρία της δεξαμενής, την κατανομή απωλειών θερμότητας-, την κίνηση του υγρού και την απαιτούμενη ομοιομορφία θερμοκρασίας.
Η θέση του αισθητήρα είναι μέρος του σχεδιασμού του θερμαντήρα
Η απόδοση του ελέγχου θερμοκρασίας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το πού μετρά τη θερμοκρασία ο αισθητήρας.
Ένας αισθητήρας τοποθετημένος πολύ κοντά σε μια θερμαντική πλάκα μπορεί να ανιχνεύσει μια τοπικά αυξημένη θερμοκρασία πριν το χύμα χημικό φτάσει την απαιτούμενη θερμοκρασία διεργασίας.
Ο ελεγκτής μπορεί στη συνέχεια να μειώσει πρόωρα την απόδοση του θερμαντήρα.
Ένας αισθητήρας τοποθετημένος σε μια περιοχή με ασθενή κίνηση υγρού μπορεί να προκαλέσει το αντίθετο πρόβλημα: ο θερμαντήρας συνεχίζει να λειτουργεί επειδή η μετρούμενη θέση παραμένει πιο δροσερή από τον πραγματικό μέσο όρο της διαδικασίας.
Επομένως, η τοποθέτηση του αισθητήρα θα πρέπει να αντικατοπτρίζει την κυκλοφορία του υγρού και τον πραγματικό στόχο ελέγχου της διαδικασίας-.
Η απόκριση θέρμανσης πρέπει να ταιριάζει με τη στρατηγική ελέγχου
Μια θερμαντική πλάκα με χαμηλή θερμική αδράνεια μπορεί να ανταποκριθεί γρήγορα στις αλλαγές ισχύος. Μια μεγαλύτερη θερμική μάζα μπορεί να συνεχίσει να απελευθερώνει θερμότητα αφού αφαιρεθεί η ηλεκτρική ενέργεια.
Αυτή η διαφορά επηρεάζει τον συντονισμό ελέγχου.
Μια απλοποιημένη ενεργειακή σχέση είναι:
P = Q/t
Όσο μεγαλύτερη είναι η θερμαντική ισχύς σε σχέση με τη θερμική μάζα που θερμαίνεται, τόσο πιο γρήγορα μπορεί να αλλάξει η θερμοκρασία.
Για συστήματα που βασίζονται σε PID{0}}, οι αναλογικές, ολοκληρωτικές και παράγωγες παράμετροι θα πρέπει να αντιστοιχίζονται στην πραγματική απόκριση θέρμανσης αντί να αντιγράφονται από άλλη δεξαμενή.
Η θερμοκρασία επιφάνειας και η θερμοκρασία μπάνιου είναι διαφορετικές
Μια θερμαντική πλάκα μεταφέρει ενέργεια μέσω της επιφάνειάς της στο χημικό διάλυμα.
Η θερμοκρασία της επιφάνειας μπορεί επομένως να διαφέρει από τη θερμοκρασία του υγρού όγκου.
Μια απλοποιημένη σχέση μεταφοράς θερμότητας-είναι:
Ε=hAΔT
όπουhαντιπροσωπεύει τον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας-Aτην αποτελεσματική περιοχή μεταφοράς θερμότητας-καιΔTη διαφορά θερμοκρασίας.
Εάν η μεταφορά θερμότητας περιορίζεται από κακή κυκλοφορία, εναποθέσεις ή δυσμενή διάταξη πλακών, μπορεί να απαιτείται μεγαλύτερη διαφορά θερμοκρασίας για την παροχή του ίδιου ρυθμού θέρμανσης.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η αύξηση της ισχύος του θερμαντήρα δεν είναι πάντα η σωστή λύση για την αργή ανάκτηση της θερμοκρασίας.
Η ηλεκτρική μεταγωγή πρέπει να ταιριάζει με τη μέθοδο ελέγχου
Ο αυτόματος έλεγχος θερμοκρασίας μπορεί να δημιουργήσει συχνή εναλλαγή.
Οι μηχανικοί επαφές μπορεί να είναι κατάλληλοι για ορισμένους κύκλους λειτουργίας, ενώ οι εφαρμογές υψηλού{0}}κύκλου ενδέχεται να απαιτούν διαφορετική αρχιτεκτονική μεταγωγής.
Ο ηλεκτρικός σχεδιασμός θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη το ονομαστικό ρεύμα, τη συχνότητα μεταγωγής, την απαγωγή θερμότητας, τις συνθήκες του περιβλήματος και τον προστατευτικό συντονισμό.
Η ποιότητα του τερματικού έχει επίσης σημασία. Η τοπική αντίσταση επαφής παράγει θερμότητα σύμφωνα με:
P = I²R
Η συνεχής λειτουργία με υψηλό-ρεύμα μπορεί επομένως να εκθέσει τις αδύναμες συνδέσεις ακόμα και όταν το ίδιο το θερμαντικό στοιχείο παραμένει υγιές.
Η εργοστασιακή δοκιμή θα πρέπει να περιλαμβάνει τη συμπεριφορά ελέγχου
Μια χρήσιμη εργοστασιακή αξιολόγηση μπορεί να περιλαμβάνει:
| Δοκιμαστικό αντικείμενο | Σκοπός ελέγχου |
|---|---|
| Αντίσταση | Επαληθεύστε το κύκλωμα θέρμανσης |
| Αντοχή μόνωσης | Επαληθεύστε την ηλεκτρική μόνωση |
| Ρεύμα λειτουργίας | Επιβεβαιώστε το ηλεκτρικό φορτίο |
| Απόκριση θέρμανσης | Αξιολογήστε τη θερμική συμπεριφορά |
| Θερμοκρασία επιφάνειας | Εντοπίστε καυτά σημεία |
| Λειτουργία ζώνης | Επαληθεύστε τον ανεξάρτητο έλεγχο |
| Απόκριση αισθητήρα | Ελέγξτε τη συμβατότητα ελέγχου |
Η δοκιμή ελέγχου της πραγματικής θερμοκρασίας-θα πρέπει να χρησιμοποιεί συνθήκες αντιπροσωπευτικές του προβλεπόμενου εξοπλισμού όποτε είναι εφικτό.
Η προμήθεια πρέπει να καθορίζει το πλήρες σύστημα ελέγχου
Μια προδιαγραφή θερμαντικής πλάκας θα πρέπει να προσδιορίζει την ονομαστική τάση, τη συνολική ισχύ, τον αριθμό ζωνών, τη μέθοδο ελέγχου, τον τύπο και τη θέση του αισθητήρα, το αναμενόμενο εύρος θερμοκρασίας, τη λειτουργία μεταγωγής και την απαιτούμενη σταθερότητα θερμοκρασίας.
Για προσαρμοσμένο χημικό εξοπλισμό, η πλάκα θέρμανσης θα πρέπει να σχεδιάζεται γύρω από τη στρατηγική ελέγχου και όχι να επιλέγεται ανεξάρτητα από τον ελεγκτή.
Ένα αξιόπιστοαυτόματη πλάκα θέρμανσης ελέγχου θερμοκρασίαςσυνδυάζει το κατάλληλο μέγεθος ισχύος, τη διαμόρφωση ζώνης, την τοποθέτηση αισθητήρα, τα χαρακτηριστικά μεταφοράς θερμότητας-και την ηλεκτρική μεταγωγή.
Όταν αυτοί οι παράγοντες συντονίζονται κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού, ο έλεγχος θερμοκρασίας γίνεται πιο ομαλός, η περιττή εναλλαγή μπορεί να μειωθεί και το σύστημα θέρμανσης ταιριάζει καλύτερα με την πραγματική διαδικασία παραγωγής.
