В автоматизиран химически резервоар температурата рядко остава напълно стабилна без непрекъснато регулиране. Топлинните загуби се променят в зависимост от условията на околната среда, нивото на течността, производствената производителност и температурата на входящия разтвор. Следователно нагревателна плоча, избрана само по номинална мощност, може да доведе до бавно възстановяване, прекомерно превишаване на температурата или често превключване.
За галванопластика, обработка на печатни платки, мокри процеси на полупроводници и химическа хидрометалургия,контрол на температурата на нагревателната плочатрябва да се проектира като цялостна термична и електрическа система.
Започнете с действителната нужда от топлина
Контролерът не може да компенсира нагревателна плоча с неправилен размер.
По време на стартиране необходимата разумна енергия може да бъде опростена като:
Q=mcΔT
къдетоmе течна маса,cе специфичен топлинен капацитет, иΔTе необходимото повишаване на температурата.
За непрекъснато производство е необходима допълнителна мощност за компенсиране на топлинните загуби и входящия по-студен разтвор.
Опростено съотношение-натоварване на процеса е:
Pprocess=ṁc(Ttarget − Tinlet)
Това означава, че необходимият капацитет на нагревателя зависи от производствената производителност, както и от обема на резервоара.
Извънгабаритната мощност може да затрудни контрола
Голяма нагревателна плоча може бързо да повиши температурата, но прекомерната мощност може да увеличи чувствителността на управлението.
Помислете за отоплителна система, изискваща приблизително 6 kW при нормални условия. Нагревателна плоча с мощност 15 kW, работеща като една неконтролирана зона, може да доведе до голямо повишаване на температурата по време на всеки цикъл на нагряване.
След това контролерът трябва да компенсира чрез съкращаване на работния цикъл или по-често превключване на мощността.
По-добър подход може да включва няколко независимо контролирани нагревателни зони.
Зонирането дава на контролера повече разделителна способност
Нагревателни плочи с автоматичен контрол на температуратамогат да бъдат разделени на множество електрически вериги.
По време на стартиране няколко зони могат да работят едновременно.
Когато процесът се приближи до целевата температура, отделните зони могат да се превключват или модулират според действителното търсене.
Например, система от 12 kW, разделена на четири зони от 3 kW, осигурява по-практична разделителна способност на управление от единична верига от 12 kW.
Подходящото разположение на зоните зависи от геометрията на резервоара, разпределението-на топлинните загуби, движението на течността и необходимата еднородност на температурата.
Позицията на сензора е част от дизайна на нагревателя
Ефективността на контрола на температурата зависи силно от това къде сензорът измерва температурата.
Сензор, разположен твърде близо до нагревателна плоча, може да открие локално повишена температура, преди насипният химикал да достигне необходимата температура на процеса.
Тогава контролерът може преждевременно да намали мощността на нагревателя.
Сензор, разположен в зона със слабо движение на течността, може да доведе до обратния проблем: нагревателят продължава да работи, тъй като измереното място остава по-хладно от реалната средна стойност на процеса.
Следователно разположението на сензора трябва да отразява циркулацията на течността и действителната{0}}цел за контрол на процеса.
Реакцията на нагряване трябва да съответства на стратегията за управление
Нагревателна плоча с ниска топлинна инерция може да реагира бързо на промени в мощността. По-голяма топлинна маса може да продължи да отделя топлина след прекъсване на електрическото захранване.
Тази разлика засяга настройката на управлението.
Опростена енергийна връзка е:
P = Q/t
Колкото по-голяма е топлинната мощност спрямо нагряваната топлинна маса, толкова по-бързо може да се промени температурата.
За системи, базирани на PID{0}}, пропорционалните, интегралните и производните параметри трябва да бъдат съпоставени с действителната реакция на нагряване, вместо да се копират от друг резервоар.
Температурата на повърхността и температурата на банята са различни
Нагревателна плоча пренася енергия през повърхността си в химическия разтвор.
Поради това температурата на повърхността може да се различава от температурата на обемната течност.
Една опростена връзка-пренос на топлина е:
Q=hAΔT
къдетоhпредставлява коефициент-на топлопреминаване,Aефективната топло{0}}област иΔTтемпературната разлика.
Ако преносът на топлина е ограничен от лоша циркулация, отлагания или неблагоприятно разположение на плочите, може да е необходима по-голяма температурна разлика, за да се осигури същата скорост на нагряване.
Ето защо увеличаването на мощността на нагревателя не винаги е правилното решение за забавяне на възстановяването на температурата.
Електрическото превключване трябва да съответства на метода на управление
Автоматичният контрол на температурата може да създаде често превключване.
Механичните контактори може да са подходящи за определени цикли на работа, докато приложенията с висок-цикли може да изискват различна архитектура на превключване.
Електрическият проект трябва да вземе предвид номиналния ток, честотата на превключване, разсейването на топлината, условията на корпуса и защитната координация.
Качеството на терминала също има значение. Местното контактно съпротивление произвежда топлина според:
P = I²R
Поради това непрекъснатата работа с висок{0}}ток може да разкрие слаби връзки дори когато самият нагревателен елемент остава здрав.
Фабричните тестове трябва да включват контролно поведение
Полезната фабрична оценка може да включва:
| Тестова стока | Контролна цел |
|---|---|
| Съпротива | Проверете отоплителния кръг |
| Изолационно съпротивление | Проверете електрическата изолация |
| Работен ток | Потвърдете електрическия товар |
| Отговор на отопление | Оценете термичното поведение |
| Температура на повърхността | Откриване на горещи точки |
| Зонова операция | Проверете независим контрол |
| Реакция на сензора | Проверете съвместимостта на управлението |
Тестът за-действителен контрол на температурата трябва да използва условия, представителни за предвиденото оборудване, когато е възможно.
Поръчките трябва да определят пълната система за контрол
Спецификацията на нагревателната плоча трябва да идентифицира номинално напрежение, обща мощност, брой зони, метод на управление, тип и местоположение на сензора, очакван температурен диапазон, режим на превключване и необходимата температурна стабилност.
За персонализирано химическо оборудване нагревателната плоча трябва да бъде проектирана според стратегията за управление, а не да бъде избрана независимо от контролера.
Надежднанагревателна плоча с автоматичен контрол на температуратасъчетава подходящо оразмеряване на мощността, конфигурация на зони, разположение на сензора, характеристики-пренос на топлина и електрическо превключване.
Когато тези фактори се координират по време на проектирането, контролът на температурата става по-плавен, ненужното превключване може да бъде намалено и отоплителната система е по-добре съобразена с действителния производствен процес.
