У аутоматизованом хемијском резервоару, температура ретко остаје савршено стабилна без сталног подешавања. Губитак топлоте се мења у зависности од услова околине, нивоа течности, протока производње и температуре улазног раствора. Грејна плоча одабрана само према називној снази може стога да створи спор опоравак, прекомерно прекорачење температуре или честа пребацивања.
За галванизацију, обраду ПЦБ-а, влажне процесе полупроводника и хемијску хидрометалургију,контрола температуре грејне плочетреба пројектовати као комплетан топлотни и електрични систем.
Почните са стварним потребама за топлотом
Регулатор не може да компензује грејну плочу погрешне величине.
Током покретања, потребна разумна енергија може се поједноставити као:
К=мцΔТ
гдеmје течна маса,cје специфични топлотни капацитет, иΔTје потребно повећање температуре.
За континуирану производњу потребна је додатна снага за компензацију губитка топлоте и долазног хладнијег раствора.
Поједностављени процес{0}}однос учитавања је:
Ппроцес=мц(Ттаргет − Тинлет)
То значи да потребни капацитет грејача зависи од производног протока као и запремине резервоара.
Превелика снага може отежати контролу
Велика грејна плоча може брзо подићи температуру, али прекомерна снага може повећати осетљивост контроле.
Размислите о систему грејања који захтева приближно 6 кВ у нормалним условима. Грејна плоча од 15 кВ која ради као једна неконтролисана зона може произвести велико повећање температуре током сваког циклуса грејања.
Контролер тада мора да компензује скраћивањем радног циклуса или чешћим пребацивањем снаге.
Бољи приступ може укључити неколико независно контролисаних грејних зона.
Зонирање даје контролеру већу резолуцију
Грејне плоче са аутоматском регулацијом температуремогу се поделити на више електричних кола.
Током покретања, неколико зона може радити истовремено.
Како се процес приближава циљној температури, појединачне зоне се могу пребацивати или модулирати у складу са стварним потребама.
На пример, систем од 12 кВ подељен у четири зоне од 3 кВ пружа практичнију резолуцију управљања него једно коло од 12 кВ.
Одговарајући распоред зонирања зависи од геометрије резервоара,{0}}дистрибуције губитака топлоте, кретања течности и захтеване уједначености температуре.
Положај сензора је део дизајна грејача
Перформансе контроле температуре у великој мери зависе од тога где сензор мери температуру.
Сензор постављен преблизу грејне плоче може детектовати локално повишену температуру пре него што хемикалија у расутом стању достигне потребну температуру процеса.
Контролер тада може прерано смањити снагу грејача.
Сензор постављен у области са слабим кретањем течности може да изазове супротан проблем: грејач наставља да ради јер измерена локација остаје хладнија од стварног просека процеса.
Стога би постављање сензора требало да одражава циркулацију течности и стварни циљ{0}}контроле процеса.
Реакција на грејање мора да одговара стратегији контроле
Грејна плоча са малом топлотном инерцијом може брзо да реагује на промене снаге. Већа термичка маса може наставити да ослобађа топлоту након што се електрична енергија уклони.
Ова разлика утиче на подешавање контроле.
Поједностављени енергетски однос је:
P = Q/t
Што је већа снага грејања у односу на топлотну масу која се загрева, то се температура може брже променити.
За ПИД{0}}системе засноване на ПИД-у, пропорционални, интегрални и деривативни параметри треба да се упаре са стварним одзивом на грејање, а не да се копирају из другог резервоара.
Температура површине и температура купатила су различите
Грејна плоча преноси енергију кроз своју површину у хемијски раствор.
Температура површине се стога може разликовати од температуре течности.
Поједностављени однос{0}}преноса топлоте је:
К=хАΔТ
гдеhпредставља коефицијент{0}}прелаза топлоте,Aефективну површину{0}}преноса топлоте, иΔTтемпературна разлика.
Ако је пренос топлоте ограничен слабом циркулацијом, наслагама или неповољним распоредом плоча, може бити потребна већа температурна разлика да би се обезбедила иста брзина грејања.
Због тога повећање снаге грејача није увек исправно решење за спор опоравак температуре.
Електрично пребацивање мора да одговара методу управљања
Аутоматска контрола температуре може довести до честог пребацивања.
Механички контактори могу бити погодни за одређене радне циклусе, док апликације са високим{0}}циклусом могу захтевати другачију архитектуру пребацивања.
Електрични дизајн треба да узме у обзир називну струју, фреквенцију укључивања, расипање топлоте, услове кућишта и заштитну координацију.
Квалитет терминала је такође важан. Локални контактни отпор производи топлоту према:
P = I²R
Непрекидан рад на великој-струји може стога да открије слабе везе чак и када сам грејни елемент остане здрав.
Фабричко тестирање треба да укључи контролно понашање
Корисна фабричка процена може укључивати:
| Тест ставка | Контролна сврха |
|---|---|
| Отпор | Проверите круг грејања |
| Отпор изолације | Проверите електричну изолацију |
| Радна струја | Потврдите електрично оптерећење |
| Реакција на грејање | Процените термичко понашање |
| Температура површине | Откријте вруће тачке |
| Операција зона | Провери независну контролу |
| Одговор сензора | Проверите компатибилност контроле |
Тест контроле стварне температуре{0}}треба да користи услове репрезентативне за предвиђену опрему кад год је то практично.
Набавка треба да наведе комплетан систем контроле
Спецификација грејне плоче треба да идентификује називни напон, укупну снагу, број зона, метод контроле, тип и локацију сензора, очекивани температурни опсег, функцију укључивања и потребну температурну стабилност.
За прилагођену хемијску опрему, грејна плоча треба да буде дизајнирана у складу са стратегијом управљања, а не изабрана независно од контролера.
Поузданаутоматска контрола температуре грејна плочакомбинује одговарајућу величину снаге, конфигурацију зоне, постављање сензора, карактеристике{0}}преноса топлоте и електрично пребацивање.
Када су ови фактори усклађени током пројектовања, контрола температуре постаје глаткија, непотребно пребацивање се може смањити, а систем грејања је боље усклађен са стварним производним процесом.
