Измерение и контроль температуры для нагревателей с длинными картриджами
Оставить сообщение
Система контроля температуры, которая управляет картриджным нагревателем, обеспечивает его работу. Даже если обогреватель настроен правильно и работает хорошо, он не будет работать должным образом, если система управления не получает точные данные о температуре или не может правильно отреагировать. Это особенно важно для длинных картриджных нагревателей, например, длиной 1000 или 1200 мм, поскольку тепловое поведение на большой длине не всегда одинаково. Одна термопара в одном месте дает лишь небольшую картину того, что происходит во всем нагревателе.
Единственная термопара, установленная где-нибудь в полости или на поверхности формы, является наиболее частым способом контроля. Контроллер считывает эту температуру и изменяет мощность нагревателя в соответствии с ней. Это хорошо работает, когда тепловая среда обогревателя остается одинаковой на всем протяжении вниз. Но во многих реальных-ситуациях потери тепла на каждом конце полости различны. Наконечник может отдать тепло воздуху вокруг него. Вокруг средней части может быть много металла, который удерживает тепло. Корпус машины может охладить ведущий конец. Одна термопара не может определить разницу.
Термопара измеряет самую низкую температуру, когда ее помещают на кончик полости. Контроллер реагирует, подавая больше мощности, что может привести к перегреву средней области. Наконечник может остыть, пока термопара находится посередине, но контроллер доволен. Это создает разницу температур в полости, которая может повлиять на качество продукта, время, необходимое для его изготовления, и срок службы нагревателя. Более горячие части нагревателя имеют более высокую внутреннюю температуру, что ускоряет окисление и приводит к преждевременному выходу нагревателя из строя.
Многозонное-распознавание и контроль – это решение для важных приложений. Размещение нескольких термопар на разной глубине вдоль полости дает лучшее изображение теплового профиля. Контроллер, который может считывать более одного входного сигнала, может либо усреднить их для подачи одного управляющего сигнала, либо самостоятельно управлять разными зонами нагрева. Независимое управление зонами – лучший вариант, но он и самый дорогой, поскольку для него нужен обогреватель с несколькими внутренними цепями и контроллер с несколькими выходами. Усреднение нескольких показаний термопары — хороший способ убедиться, что решение не принимается ни в одном «горячем» или «холодном» месте.
Если использование более одной термопары невозможно, важным проектным решением становится размещение термопары. Датчик следует размещать там, где он лучше всего отображает общие тепловые потребности процесса. Во многих случаях формования эта точка составляет примерно две-трети расстояния от переднего конца до кончика. Это место обычно уравновешивает потерю тепла на кончике и удержание тепла в середине. Использование временных термопар на разной глубине во время первоначальной установки может помочь вам найти лучшее постоянное положение.
Также важен тип датчика температуры, который вы используете. Термопары — наиболее популярный тип датчиков температуры, используемый с картриджными нагревателями. Они прочные, дешевые и могут измерять широкий диапазон температур. Термопары типа J могут работать при температуре до 750 градусов, а типа К – до 1200 градусов. RTD (термометрические датчики сопротивления) более точны и стабильны, но они также более хрупкие и стоят дороже. Для большинства целей промышленного отопления хорошо подойдет правильно установленная термопара типа J или типа K.
Еще одна вещь, о которой стоит подумать, — как это контролировать. Когда обогреватель включается и выключается, это может вызвать изменения температуры, которые могут вызвать нагрузку на обогреватель и его работу. При пропорциональном управлении, когда мощность постоянно меняется, температура контролируется значительно лучше. Для картриджных нагревателей большой мощности настоятельно рекомендуется использовать пропорциональное управление с помощью твердотельного-реле (SSR). При использовании для пропорционального управления механические контакторы работают слишком медленно и слишком быстро изнашиваются.
Время отклика системы управления также должно соответствовать тому, как приложение работает с теплом. Большая форма с длинными картриджными нагревателями не меняет уровень мощности очень быстро. Если вы слишком агрессивно настроите систему управления, она зайдет слишком далеко, а затем взад и вперед. Если система настроена слишком консервативно, для достижения заданного значения потребуется слишком много времени. Для устойчивой и эффективной работы важно правильно настроить пропорциональные, интегральные и производные (ПИД) параметры. Многие новые контроллеры имеют функции автоматической-настройки, которые автоматически находят правильные настройки для системы.
Временная задержка имеет большое значение для обогревателей, которые довольно длинные. Тепло, исходящее от конца провода, должно пройти всю длину нагревателя, прежде чем оно изменит температуру на наконечнике. Если система управления не учитывает эту задержку, это может привести к нестабильности. Некоторые продвинутые контроллеры используют алгоритмы прогнозирования или схемы каскадного управления для компенсации длительных задержек. Каскадная система имеет два контура: внутренний контур, который регулирует мощность нагревателя на основе датчика, расположенного рядом с нагревателем, и внешний контур, который контролирует температуру процесса на основе датчика в заготовке.
Плохая регулировка температуры – тайная причина выхода из строя обогревателей. Когда обогреватель часто включается и выключается, он испытывает термическую нагрузку каждый раз, когда расширяется и сжимается. Это напряжение может разрушить изолятор MgO или изнашивать резистивный провод после тысяч циклов. Хорошо отрегулированная система пропорционального управления, которая поддерживает стабильную температуру, сокращает цикличность и продлевает срок службы обогревателя. Инвестиции в хороший контроллер и правильное расположение термопары окупятся увеличением срока службы нагревателя, более стабильными процессами и меньшим количеством неожиданных остановок. Мониторинг и контроль температуры не являются обязательными; они необходимы для получения максимальной отдачи от любого картриджного нагревателя, особенно от тех, которым необходимо равномерно производить тепло на большом расстоянии.
