Temperatuurdetectie en -regeling voor verwarmingselementen met lange patronen
Laat een bericht achter
Het temperatuurcontrolesysteem dat een patroonverwarming aanstuurt, zorgt ervoor dat het werkt. Zelfs als de verwarming correct is ingesteld en goed werkt, zal deze niet goed werken als het besturingssysteem geen nauwkeurige temperatuurgegevens ontvangt of niet correct kan reageren. Dit is vooral belangrijk voor lange patroonverwarmers, zoals die van 1000 mm of 1200 mm lang, omdat het thermische gedrag over een lange lengte niet altijd hetzelfde is. Eén thermokoppel op één plek geeft je slechts een klein beeld van wat er in de hele kachel gebeurt.
Een enkel thermokoppel dat ergens in de holte of op het maloppervlak wordt geïnstalleerd, is de meest voorkomende manier om dingen te controleren. De controller leest die temperatuur en past het vermogen van de verwarming hierop aan. Dit werkt goed als de thermische omgeving van de verwarmer helemaal naar beneden hetzelfde blijft. Maar in veel echte- situaties zijn de warmteverliezen aan elk uiteinde van de holte verschillend. De punt kan warmte verliezen aan de lucht eromheen. Er kan veel metaal rond het middengedeelte zitten dat de warmte vasthoudt. Het machineframe kan het uiteinde van de draad afkoelen. Een enkel thermokoppel kan het verschil niet zien.
Het thermokoppel meet de koudste temperatuur wanneer het op de punt van de holte wordt geplaatst. De controller reageert door meer stroom te geven, waardoor het middengebied te warm zou kunnen worden. De punt kan koud worden terwijl het thermokoppel in het midden zit, maar de controller is blij. Hierdoor ontstaat er een temperatuurverschil in de ovenruimte dat van invloed kan zijn op de kwaliteit van het product, de tijd die nodig is om het te maken en de levensduur van de verwarmer. De warmere delen van de verwarmer hebben hogere interne temperaturen, wat de oxidatie versnelt en ervoor zorgt dat de verwarmer te snel uitvalt.
Multi-detectie en controle in meerdere zones is de oplossing voor belangrijke toepassingen. Door meerdere thermokoppels op verschillende diepten langs de holte te plaatsen, ontstaat een beter beeld van het thermische profiel. Een controller die meer dan één ingang kan lezen, kan deze middelen middelen om één regelsignaal te geven, of zelfstandig verschillende verwarmingszones bedienen. Onafhankelijke zoneregeling is de beste optie, maar ook de duurste omdat er een verwarming nodig is met meerdere interne circuits en een controller met meerdere uitgangen. Het nemen van het gemiddelde van verschillende thermokoppelmetingen is een goede manier om er zeker van te zijn dat geen enkele warme of koude locatie de beslissing neemt.
Wanneer het gebruik van meer dan één thermokoppel niet mogelijk is, wordt de plaatsing van het thermokoppel een belangrijke ontwerpbeslissing. De sensor moet worden geplaatst waar deze de algehele thermische behoeften van het proces het beste weergeeft. Dat punt ligt in veel vormsituaties rond twee{2}}van de afstand van het uiteinde van het lood tot de punt. Deze plek balanceert meestal het warmteverlies aan de punt met het vasthouden van warmte in het midden. Het gebruik van tijdelijke thermokoppels op verschillende diepten tijdens de eerste installatie kan u helpen de beste permanente positie te vinden.
Het soort temperatuursensor dat u gebruikt, is ook belangrijk. Thermokoppels zijn het meest populaire type temperatuursensor dat wordt gebruikt bij patroonverwarmers. Ze zijn sterk, goedkoop en kunnen een breed temperatuurbereik meten. Type J thermokoppels kunnen werken bij temperaturen tot 750 graden, terwijl Type K kan werken bij temperaturen tot 1200 graden. RTD's (weerstandstemperatuurdetectoren) zijn nauwkeuriger en stabieler, maar ze zijn ook kwetsbaarder en duurder. Voor de meeste industriële verwarmingstoepassingen werkt een goed geplaatst type J- of type K-thermokoppel prima.
Een ander ding om over na te denken is hoe je het kunt beheersen. Wanneer de verwarming aan en uit staat, kan dit temperatuurveranderingen veroorzaken die de verwarming en de werking kunnen belasten. Met proportionele regeling, waarbij het vermogen altijd verandert, wordt de temperatuur aanzienlijk beter gecontroleerd. Voor patroonverwarmers met veel wattage wordt ten zeerste aanbevolen om proportionele regeling te gebruiken met behulp van een solid-solid-state relais (SSR). Bij gebruik voor proportionele regeling schakelen mechanische contactors te langzaam en verslijten ze te snel.
Ook de responstijd van het besturingssysteem moet aansluiten bij hoe de toepassing met warmte omgaat. Een grote mal met lange patroonverwarmers verandert het vermogensniveau niet erg snel. Als je een besturingssysteem te agressief afstelt, gaat het te ver en dan heen en weer. Als een systeem te conservatief is afgestemd, zal het te lang duren voordat het zijn setpoint bereikt. Voor een stabiele en efficiënte werking is het belangrijk om de proportionele, integrale en afgeleide (PID) parameters correct af te stemmen. Veel nieuwere controllers hebben automatische-tuningfuncties die automatisch de juiste instellingen voor het systeem vinden.
Tijdvertraging is een groot probleem voor verwarmingstoestellen die behoorlijk lang zijn. De warmte die van het uiteinde van de draad komt, moet over de hele lengte van de verwarmer reizen voordat de temperatuur aan de punt verandert. Als het besturingssysteem geen rekening houdt met deze vertraging, kan dit instabiliteit veroorzaken. Sommige geavanceerde controllers gebruiken voorspellende algoritmen of cascadecontroleschema's om lange vertragingen goed te maken. Een cascadesysteem heeft twee lussen: een binnenste lus die de stroom naar de verwarmer regelt op basis van een sensor in de buurt van de verwarmer en een buitenste lus die de temperatuur van het proces regelt op basis van een sensor in het werkstuk.
Slechte temperatuurregeling is een geheime reden waarom verwarmingstoestellen kapot gaan. Wanneer een verwarming veel aan en uit gaat, ondergaat deze elke keer dat hij uitzet en krimpt thermische stress. Deze spanning kan de MgO-isolator verbrijzelen of de weerstandsdraad na duizenden cycli verslijten. Een goed afgesteld proportioneel regelsysteem dat de temperatuur stabiel houdt, zorgt voor minder cycli en zorgt ervoor dat de verwarming langer meegaat. Investeren in een goede controller en het plaatsen van het thermokoppel op de juiste plek zal zich terugbetalen in een langere levensduur van de verwarming, consistentere processen en minder onverwachte stops. Temperatuurbewaking en -regeling zijn niet optioneel; ze zijn nodig om het meeste uit elke patroonverwarmer te halen, vooral als deze over een lange afstand gelijkmatige warmte moet produceren.
