Как устранить искажение сигнала термопары, вызванное вибрацией потока воды в трубопроводе водяного охлаждения

Большинство горячеканальных форм для литья под давлением снабжены окружающими трубами охлаждения циркулирующей воды для контроля температуры основания формы, а высокая-скорость циркулирующей воды вызывает непрерывную вибрацию труб и слабые переменные сигналы электромагнитной индукции. Эти помехи эффективны для соседних датчиков термопар и жгутов проводов, вызывая неравномерные скачки температуры, ложные сигналы тревоги о высокой и низкой температуре, нестабильную регулировку мощности нагрева ПИД и существенно мешая стабильному формованию прецизионных пластиковых деталей. Большая часть обслуживающего персонала обращает внимание только на источники помех серводвигателей и нагревательных змеевиков, игнорируя скрытые помехи вибрации потока трубопровода водяного охлаждения. В этой статье систематически излагаются принцип формирования помех, этапы идентификации полей и схемы устранения много-слойной изоляции.

1. Два основных метода создания помех в трубопроводе охлаждающей воды.

Во-первых, помехи из-за проведения механических вибраций. Опора для крепления трубопровода передает резонансную вибрацию трубопровода на стальную раму формы посредством высокоскоростной-циркуляции охлаждающей воды в металлическом трубопроводе. Вибрация постоянно воздействует на позиционирующий винт термопары, контактную поверхность штыря вилки и изгибающую часть армированного провода, создавая микро-смещения точек контакта и увеличивая изменение сопротивления контакта, тем самым вызывая случайные скачки температурного сигнала. В частности, точки измерения тонкостенной - насадки рядом с каналом охлаждающей воды имеют наилучшую эффективность проводимости вибрации, а диапазон колебаний температуры может достигать ± 2 ~ 3 градусов при непрерывной циркуляции воды; как только водяной насос останавливается, вибрация исчезает и температурная кривая мгновенно становится гладкой, что является наиболее очевидным признаком такого рода помех.

2. Слабые помехи переменной электромагнитной индукции. Двигатель насоса охлаждающей воды представляет собой силовое оборудование переменного тока, а металлический водопровод, заполненный проводящей водной средой, образует большой индукционный контур. Переменное магнитное поле, создаваемое двигателем насоса, будет индуцировать слабый переменный ток на поверхности металлического трубопровода, а заряженный трубопровод будет излучать помеховое магнитное поле в окружающее пространство. Эти наведенные сигналы помех улавливаются неэкранированными или плохо изолированными удлинительными проводами термопары и добавляют к фактическому термоэлектрическому потенциалу микровольтового уровня и генерируют периодические колебания температуры, согласованные с рабочей частотой водяного насоса. Если водопровод тесно связан с жгутом проводов термопары и частота колебаний совпадает с частотой вращения водяного насоса, помехи будут значительно усилены и их можно будет отделить от случайных помех, создаваемых серводвигателями.

2. Поэтапное--поэтапное выявление вибрационных помех водопровода на объекте.

Шаг 1: следите за синхронностью изменения температуры. Включение и выключение насоса охлаждающей воды, запись температурной кривой термопары. Если помехи от скачка температуры полностью исчезают при отключении питания насоса охлаждающей воды и прекращении циркуляции воды, то можно предварительно оценить, что источник помех находится в системе трубопроводов охлаждающей воды. Если изменение температуры все еще существует после остановки водяного насоса, устраните фактор помех в водопроводе и проверьте нагревательные змеевики, серводвигатели и другие источники помех.

2. Проверка испытаний на виброизоляцию. Установите толстые резиновые демпфирующие прокладки в месте контакта водопровода с корпусом формы. Трубопровод следует фиксировать мягкими пластиковыми кабельными стяжками, а не металлическими крепежными скобами. Затем снова включите водяной насос и обратите внимание на изменение температурной кривой. Если амплитуда колебаний уменьшена более чем на 70%, то основным фактором помех является проводимость механической вибрации; если амплитуда колебаний уменьшается лишь немного, доля помех электромагнитной индукции увеличивается, и необходимо добавить обработку электромагнитной изоляцией.

3. Проверка контрастности расстояния до трубопровода. Жгут проводов термопары следует отодвинуть на 20 см от металлического трубопровода охлаждающей воды, отделенного теплоизоляционными перегородками, и перезапустить водяной насос для проверки. Если температурные помехи полностью уменьшаются после увеличения расстояния, основной причиной является электромагнитная индукция водопровода; если помехи все еще есть, сосредоточьтесь на устранении проблемы механической резонансной вибрации самого трубопровода.

3. Иерархические решения по целевому устранению в порядке убывания сложности реализации.

Решение 1. Преобразование механической виброизоляции (устранение помех проводимости вибрации)

1. Демпфирующая трансформация крепления трубопровода: замените все металлические хомуты, фиксирующие трубопровод охлаждающей воды, на резиновые пластиковые демпфирующие хомуты, добавьте толстую резиновую демпфирующую прокладку из EPDM между трубопроводом и контактной поверхностью стали формы, отрежьте путь передачи вибрации от трубопровода к раме формы. Не делайте жестких сварных или болтовых соединений между трубопроводом и пресс-формой, оставьте гибкий буферный зазор 3–5 мм в месте соединения.

2. Снижение вибрации основания водяного насоса: установите специальные резиновые амортизирующие -подушки под основание насоса циркулирующей воды, уменьшите резонансную вибрацию, создаваемую самим корпусом насоса; соедините выпускное и входное отверстие насоса с помощью мягких резиновых шлангов вместо прямых труб из твердого металла, изолируйте вибрацию корпуса насоса от трубопровода со стороны формы- и избегайте передачи вибрации насоса на форму по всему трубопроводу.

3. Локальное анти-усиление термопары: для сопловых зондов вблизи канала охлаждающей воды замените обычные пружины сжатия волнистыми-антивибрационными композитными пружинами-формы; добавьте буферные петли из спиральной проволоки на выходе провода термопары, чтобы поглотить смещение микро-вибрации, передаваемой формой, и предотвратить колебание контактного сопротивления штыря вилки из-за вибрации. Используйте байонетные-замковые антивибрационные-заглушки вместо стандартных фрикционных двух-штыревых заглушек, чтобы контактное давление было стабильным при длительной-вибрации трубопровода.

Решение 2. Изолирующий трансформатор электромагнитной индукции (устранение магнитных помех от помех в трубопроводе)

1. Стандарт разделения расстояний между проводами: пере-проложите сигнальный жгут термопары, сохраняйте минимальное горизонтальное расстояние между жгутом и металлическим трубопроводом охлаждающей воды более 15 см, при пересечении трубопровода примите вертикальное поперечное расположение и строго запрещайте параллельную-прокладку сигнального провода и водопровода на большие расстояния. Если площадь размещения пресс-формы ограничена и не может быть разделена, жгут проводов термопары оборачивается экранирующей оплеткой из нержавеющей стали для изоляции излучения внешнего магнитного поля.

2. Изоляционная обработка трубопровода: оберните металлический трубопровод охлаждающей воды толстой непроводящей стекловолоконной изоляционной ватой, перережьте путь проводимости генерируемого переменного тока на поверхности трубопровода, ограничьте способность трубопровода излучать мешающие магнитные поля наружу. Не накладывайте индукционное магнитное поле и не увеличивайте интенсивность помех, наложение много-металлических трубопроводов и пучков.

3. Вспомогательное согласование фильтрации сигнала: установите модуль специального фильтра сигнала миниатюрной термопары в распределительную коробку формы, отфильтруйте низкочастотные переменные помехи, создаваемые водопроводом, прежде чем сигнал будет передан в шкаф управления; выберите двух-слойную фольгу + полностью экранированную оплетку компенсационных удлинительных проводов, строго обеспечьте одноточечное заземление экранирующей оплетки со стороны шкафа управления и запретите двойное-концевое заземление, чтобы избежать образования тока в контуре заземления и усугубления помех.

Решение 3. Вспомогательная настройка оптимизации параметров расхода воды.

Правильно отрегулируйте частоту потока насоса циркулирующей воды, избегайте работы насоса на резонансной частоте трубопроводной системы; исходя из требований к охлаждению формы, соответствующим образом уменьшите скорость потока воды, замедлите воздействие потока воды внутри трубопровода, чтобы уменьшить резонансную амплитуду трубопровода. Периодически удаляйте накипь из трубопровода охлаждающей воды. Чрезмерная накипь изменит структуру внутренних каналов трубопровода, увеличит турбулентность потока воды и интенсивность вибрации трубопровода, а накипь также увеличивает проводимость охлаждающей воды, что увеличивает помехи электромагнитной индукции.

4. Регулярный цикл технического обслуживания для предотвращения повторяющихся ошибок помех.

На производственных линиях со встроенными системами циркуляции охлаждающей воды пресс-формы каждые две недели выполняйте комплексную проверку вибрации и помех во время планового обслуживания пресс-формы. Проверьте, не стареют ли и не отпадают ли резиновые демпфирующие прокладки водопровода, не расположен ли жгут проводов термопары слишком близко к трубопроводу, не повреждена ли и не оголяется защитная оплетка удлинительного провода. Своевременная замена стареющих демпфирующих резиновых деталей, изменение-прокладки жгутов проводов, нарушающих критерий разделения по расстоянию, и дополнение экранирующей втулки оголенного участка провода. В период сезонного изменения температуры частота регулировки расхода охлаждающей воды является частой, а частота проверок увеличивается до одного раза в неделю, чтобы избежать образования новых точек резонансной вибрации, вызванных изменением скорости потока воды, что приводит к повторению скачков сигнала термопары.

5. Предложения по превентивной оптимизации на этапе проектирования пресс-формы.

При прокладке трубопровода охлаждающей воды горячеканальной формы необходимо зарезервировать независимые каналы проводки для сигнальных жгутов термопар и расположить водопровод как можно дальше со стороны, удаленной от точек измерения коллектора и сопла. Минимальное расстояние между трубопроводом и любым измерительным отверстием термопары должно быть не менее 20 мм. При подготовке спроектируйте конструкцию крепления трубопровода со встроенными-амортизирующими прокладками и избегайте жесткого жесткого соединения между трубопроводом и плитой формы. Оставьте достаточно места для установки экранирующих гильз для жгута проводов термопары. В условиях высокоскоростной тонкостенной пресс-формы с большим расходом охлаждающей воды принята схема проектирования отдельной водяной насосной, которая может изолировать переменное магнитное поле корпуса насоса и источник вибрации от зоны производства литья под давлением, чтобы уменьшить вероятность помех сигнала термопары в источнике.333