V automatizovanej chemickej nádrži zostáva teplota len zriedka dokonale stabilná bez nepretržitého nastavovania. Tepelné straty sa menia s okolitými podmienkami, hladinou kvapaliny, výrobným výkonom a teplotou vstupujúceho roztoku. Ohrievacia platňa vybraná len podľa menovitého výkonu môže preto spôsobiť pomalé zotavenie, nadmerné prekmitnutie teploty alebo časté spínanie.
Na galvanické pokovovanie, spracovanie PCB, polovodičové mokré procesy a chemickú hydrometalurgiu,regulácia teploty vykurovacej platneby mal byť navrhnutý ako kompletný tepelný a elektrický systém.
Začnite so skutočným dopytom po teple
Regulátor nemôže kompenzovať nesprávne dimenzovanú vykurovaciu platňu.
Počas spúšťania možno požadovanú energiu zjednodušiť takto:
Q=mcΔT
kdemje tekutá hmota,cje merná tepelná kapacita, aΔTje požadované zvýšenie teploty.
Pre nepretržitú výrobu je potrebný dodatočný výkon na kompenzáciu tepelných strát a prichádzajúceho chladnejšieho riešenia.
Zjednodušený proces-vzťah zaťaženia je:
Pprocess=ṁc(Ttarget − Tinlet)
To znamená, že požadovaný výkon ohrievača závisí od výrobného výkonu, ako aj od objemu nádrže.
Predimenzovaný výkon môže sťažiť ovládanie
Veľká ohrievacia platňa môže rýchlo zvýšiť teplotu, ale nadmerný výkon môže zvýšiť citlivosť ovládania.
Zvážte vykurovací systém vyžadujúci za normálnych podmienok približne 6 kW. Ohrievacia platňa s výkonom 15 kW prevádzkovaná ako jedna nekontrolovaná zóna môže spôsobiť veľké zvýšenie teploty počas každého cyklu ohrevu.
Regulátor to potom musí kompenzovať skrátením pracovného cyklu alebo častejším spínaním výkonu.
Lepší prístup môže zahŕňať niekoľko nezávisle riadených vykurovacích zón.
Zónovanie dáva ovládaču väčšie rozlíšenie
Vyhrievacie platne s automatickou reguláciou teplotymožno rozdeliť do viacerých elektrických obvodov.
Počas spúšťania môže súčasne fungovať niekoľko zón.
Keď sa proces blíži k cieľovej teplote, jednotlivé zóny možno prepínať alebo modulovať podľa aktuálnej potreby.
Napríklad 12 kW systém rozdelený do štyroch 3 kW zón poskytuje praktickejšie rozlíšenie ovládania ako jeden 12 kW okruh.
Vhodné zónové usporiadanie závisí od geometrie nádrže, rozloženia tepelných{0} strát, pohybu kvapaliny a požadovanej rovnomernosti teploty.
Poloha snímača je súčasťou konštrukcie ohrievača
Výkon regulácie teploty do značnej miery závisí od toho, kde snímač meria teplotu.
Senzor umiestnený príliš blízko k vyhrievacej doske môže detekovať lokálne zvýšenú teplotu predtým, ako objemová chemikália dosiahne požadovanú procesnú teplotu.
Regulátor potom môže predčasne znížiť výkon ohrievača.
Snímač umiestnený v oblasti so slabým pohybom kvapaliny môže spôsobiť opačný problém: ohrievač pokračuje v prevádzke, pretože merané miesto zostáva chladnejšie ako skutočný priemer procesu.
Umiestnenie snímača by preto malo odrážať cirkuláciu kvapaliny a skutočný cieľ-riadenia procesu.
Odozva kúrenia sa musí zhodovať so stratégiou riadenia
Vyhrievacia platňa s nízkou tepelnou zotrvačnosťou môže rýchlo reagovať na zmeny výkonu. Väčšia tepelná hmota môže pokračovať v uvoľňovaní tepla po odpojení elektrickej energie.
Tento rozdiel ovplyvňuje ladenie ovládania.
Zjednodušený energetický vzťah je:
P = Q/t
Čím väčší je vykurovací výkon vzhľadom na ohrievanú tepelnú hmotu, tým rýchlejšie sa môže meniť teplota.
V prípade systémov založených na PID- by sa proporcionálne, integrálne a derivačné parametre mali prispôsobiť skutočnej odozve ohrevu a nie kopírovať z inej nádrže.
Povrchová teplota a teplota kúpeľa sa líšia
Vyhrievacia platňa prenáša energiu cez svoj povrch do chemického roztoku.
Povrchová teplota sa preto môže líšiť od teploty objemovej kvapaliny.
Zjednodušený vzťah prenosu tepla-je:
Q=hAAT
kdehpredstavuje súčiniteľ-prestupu tepla,Aefektívnu oblasť prenosu tepla-aΔTteplotný rozdiel.
Ak je prenos tepla obmedzený zlou cirkuláciou, usadeninami alebo nepriaznivým usporiadaním dosiek, môže byť potrebný väčší teplotný rozdiel, aby sa dosiahla rovnaká rýchlosť ohrevu.
To je dôvod, prečo zvýšenie výkonu ohrievača nie je vždy správnym riešením na spomalenie obnovy teploty.
Elektrické spínanie musí zodpovedať spôsobu ovládania
Automatická regulácia teploty môže spôsobiť časté prepínanie.
Mechanické stýkače môžu byť vhodné pre určité pracovné cykly, zatiaľ čo aplikácie s vysokým{0}}cyklom môžu vyžadovať inú architektúru spínania.
Elektrický dizajn by mal brať do úvahy menovitý prúd, spínaciu frekvenciu, rozptyl tepla, podmienky krytu a koordináciu ochrany.
Dôležitá je aj kvalita terminálu. Miestny prechodový odpor vytvára teplo podľa:
P = I²R
Nepretržitá prevádzka s vysokým{0}}prúdom môže preto odhaliť slabé spojenia, aj keď samotné vykurovacie teleso zostáva zdravé.
Továrenské testovanie by malo zahŕňať kontrolné správanie
Užitočné hodnotenie továrne môže zahŕňať:
| Testovaná položka | Účel kontroly |
|---|---|
| Odpor | Skontrolujte vykurovací okruh |
| Izolačný odpor | Skontrolujte elektrickú izoláciu |
| Prevádzkový prúd | Potvrďte elektrické zaťaženie |
| Odozva zahrievania | Vyhodnoťte tepelné správanie |
| Povrchová teplota | Zistite horúce miesta |
| Zónová prevádzka | Overte nezávislú kontrolu |
| Odozva snímača | Skontrolujte kompatibilitu ovládania |
Ak je to možné, skutočný{0}}test kontroly teploty by mal používať podmienky reprezentujúce zamýšľané zariadenie.
Obstarávanie by malo špecifikovať úplný systém kontroly
Špecifikácia vykurovacej platne by mala identifikovať menovité napätie, celkový výkon, počet zón, spôsob ovládania, typ a umiestnenie snímača, očakávaný teplotný rozsah, spínaciu silu a požadovanú teplotnú stabilitu.
V prípade prispôsobeného chemického zariadenia by mala byť vykurovacia doska navrhnutá podľa stratégie riadenia a nie zvolená nezávisle od regulátora.
Spoľahlivývyhrievacia platňa s automatickou reguláciou teplotykombinuje vhodné dimenzovanie výkonu, konfiguráciu zóny, umiestnenie snímača, charakteristiky prenosu tepla-a elektrické spínanie.
Keď sú tieto faktory zosúladené počas návrhu, regulácia teploty sa stáva plynulejšou, môže sa obmedziť zbytočné prepínanie a vykurovací systém je lepšie prispôsobený skutočnému výrobnému procesu.
