Temperaturavkänning och kontroll för långa patronvärmare
Lämna ett meddelande
Temperaturkontrollsystemet som driver en patronvärmare är det som gör att det fungerar. Även om värmaren är korrekt inställd och fungerar bra, kommer den inte att fungera bra om styrsystemet inte får korrekta temperaturdata eller inte kan svara korrekt. Detta är särskilt viktigt för långa patronvärmare, till exempel de som är 1000 mm eller 1200 mm långa, eftersom det termiska beteendet längs en lång längd inte alltid är detsamma. Ett termoelement på en plats ger dig bara en liten bild av vad som händer i hela värmaren.
Ett enda termoelement installerat någonstans i hålet eller på formytan är det vanligaste sättet att kontrollera saker. Regulatorn läser av den temperaturen och ändrar värmarens effekt för att matcha. Detta fungerar bra när värmarens termiska miljö förblir densamma hela vägen ner. Men i många verkliga-situationer är värmeförlusterna olika i varje ände av hålet. Spetsen kan tappa värme till luften runt den. Det kan finnas mycket metall runt mittdelen som håller värmen. Maskinramen kan kyla den främre änden. Ett enda termoelement kan inte se skillnad.
Termoelementet läser av den kallaste temperaturen när det sätts i spetsen av kaviteten. Styrenheten svarar genom att ge mer kraft, vilket kan göra mittområdet för varmt. Spetsen kan bli kall medan termoelementet är i mitten, men regulatorn är nöjd. Detta skapar en temperaturskillnad över kaviteten som kan påverka produktens kvalitet, tiden det tar att tillverka den och värmarens livslängd. De varmare delarna av värmaren har högre inre temperaturer, vilket påskyndar oxidationen och gör att värmaren går sönder för tidigt.
Multi-zonavkänning och kontroll är svaret för viktiga applikationer. Att placera flera termoelement på varierande djup längs hålet ger en bättre bild av den termiska profilen. En styrenhet som kan läsa mer än en ingång kan antingen medelvärde dem för att skapa en styrsignal eller driva olika värmezoner på egen hand. Oberoende zonstyrning är det bästa alternativet, men det är också det dyraste eftersom det behöver en värmare med flera interna kretsar och en styrenhet med flera utgångar. Att ta genomsnittet av flera termoelementavläsningar är ett bra sätt att se till att ingen varm eller kall plats fattar beslutet.
När det inte är möjligt att använda mer än ett termoelement, blir placeringen av termoelementet ett viktigt designbeslut. Sensorn ska placeras där den bäst visar processens totala termiska behov. Den punkten är cirka två-tredjedelar av avståndet från den främre änden till spetsen i många formningssituationer. Denna plats balanserar vanligtvis värmeförlusten i spetsen med värmelagringen i mitten. Att använda tillfälliga termoelement på olika djup under den första installationen kan hjälpa dig att hitta den bästa permanenta positionen.
Vilken typ av temperatursensor du använder är också viktig. Termoelement är den mest populära typen av temperatursensor som används med patronvärmare. De är tuffa, billiga och kan mäta ett brett temperaturområde. Typ J termoelement kan arbeta vid temperaturer upp till 750 grader, medan Typ K kan arbeta vid temperaturer upp till 1200 grader. RTD:er (resistance temperature detectors) är mer exakta och stabila, men de är också mer ömtåliga och kostar mer. För de flesta industriella uppvärmningsanvändningar fungerar ett korrekt placerat termoelement av typ J eller typ K alldeles utmärkt.
En annan sak att tänka på är hur man kontrollerar det. När värmaren är på och av kan det orsaka temperaturförändringar som kan belasta värmaren och driften. Med proportionell styrning, där effekten alltid förändras, är temperaturen betydligt bättre kontrollerad. För patronvärmare med mycket wattal rekommenderas det starkt att använda proportionell styrning med hjälp av ett fast-relä (SSR). När de används för proportionell styrning, cyklar mekaniska kontaktorer för långsamt och slits ut för tidigt.
Styrsystemets svarstid ska också matcha hur applikationen fungerar med värme. En stor form med långa patronvärmare ändrar inte effektnivåerna särskilt snabbt. Om du justerar ett styrsystem för aggressivt kommer det att gå för långt och sedan fram och tillbaka. Om ett system är inställt för konservativt kommer det att ta för lång tid att uppnå sitt börvärde. För stabil och effektiv drift är det viktigt att ställa in proportional-, integral- och derivatparametrarna (PID) korrekt. Många nyare kontroller har automatiska-inställningsfunktioner som automatiskt hittar rätt inställningar för systemet.
Tidsfördröjning är en stor sak för värmare som är ganska långa. Värmen som kommer från blyänden måste sträcka sig längs med värmaren innan den ändrar temperaturen vid spetsen. Om styrsystemet inte tar hänsyn till denna fördröjning kan det orsaka instabilitet. Vissa avancerade kontroller använder prediktiva algoritmer eller kaskadkontrollscheman för att kompensera för långa förseningar. Ett kaskadsystem har två slingor: en inre slinga som reglerar strömmen till värmaren baserat på en sensor nära värmaren och en yttre slinga som styr temperaturen i processen baserat på en sensor i arbetsstycket.
Dålig temperaturreglering är en hemlig orsak till att värmare går sönder. När en värmare slås på och av mycket, utsätts den för termisk stress varje gång den expanderar och krymper. Denna spänning kan krossa MgO-isolatorn eller slita ut motståndstråden efter tusentals cykler. Ett väljusterat proportionellt styrsystem som håller temperaturen stabil minskar vid cykling och gör att värmaren håller längre. Att investera i en bra styrenhet och placera termoelementet på rätt plats kommer att löna sig i längre livslängd för värmaren, mer konsekventa processer och färre oväntade stopp. Temperaturövervakning och kontroll är inte valfria; de är nödvändiga för att få ut det mesta av alla patronvärmare, särskilt de som behöver producera jämn värme över långa avstånd.
