چه چیزی باعث نوسانات دما در سیستم های گرمکن PTFE می شود و چگونه می توان کنترل را تثبیت کرد؟

یک کنترل کننده دما دارای نقطه تنظیم 60 درجه است، اما دمای مخزن بین 55 تا 65 درجه بالا و پایین می رود. بخاری غوطه وری PTFE در زمانی که باید روشن و خاموش می شود، مقدار مناسب جریان را می کشد و هیچ آلارمی را تنظیم نمی کند. نرخ واکنش متناقض یا ضخامت پوشش به کیفیت محصول لطمه می زند و بیش از حد مکرر باعث مصرف انرژی بیشتر آن می شود. بخاری همانطور که باید کار می کند. مشکل از سیستم کنترل است. افرادی که فرآیندها را اجرا می‌کنند و مهندسان کنترل می‌کنند که می‌دانند چه چیزی باعث چرخه دما می‌شود، می‌توانند تغییرات هدفمند را انجام دهند و بدون نیاز به خرید تجهیزات جدید به تنظیم دقیق و ثابت دست یابند.

چرخه دما زمانی اتفاق می افتد که قدرت بخاری، جرم حرارتی مخزن و تنظیم کنترلر با هم مطابقت نداشته باشند. در حالت پایدار، گرمای ورودی باید با اتلاف حرارت برابر باشد. هنگامی که ظرفیت بخاری بسیار بیشتر از تلفات حرارتی در حالت ثابت{2}}است، هنگامی که کنترلر درخواست برق می‌کند، سیستم به سرعت گرم می‌شود. قبل از اینکه سنسور تغییر را دریافت کند و بخاری را خاموش کند، دما از نقطه تنظیم بالاتر می رود. پس از آن، اینرسی حرارتی دما را حتی بیشتر می کند و باعث افزایش بیش از حد می شود. زمانی که کنترل کننده بخاری را دوباره روشن می کند، چرخه دوباره شروع می شود و خنک سازی ادامه می یابد. این الگو بدون توجه به اینکه بخاری دو تا سه برابر بزرگتر از آنچه برای حفظ گرما باید باشد، اتفاق می افتد. در زندگی واقعی، بخاری دو تا سه برابر بزرگتر از آنچه برای گرمایش نیاز است، دوچرخه سواری مداوم ایجاد می کند.


ترموستات هایی که فقط روشن و خاموش می شوند مشکل را بدتر می کنند. این دستگاه‌ها شامل هیسترزیس داخلی می‌شوند، به این معنی که بخاری روشن می‌ماند تا زمانی که دما چند درجه از نقطه تنظیم فراتر رود، و سپس خاموش می‌ماند تا زمانی که دما به همان میزان کمتر از نقطه تنظیم شود. نتیجه دوچرخه سواری است که نمی توان از آن اجتناب کرد و اندازه چرخه به قدرت بخاری و جرم مخزن بستگی دارد. وقتی به درستی تنظیم شود، کنترل‌کننده‌های PID از بسیاری از این رفتارها خلاص می‌شوند، اما وقتی تنظیمات در پیش‌فرض کارخانه باقی می‌مانند، باعث می‌شوند شرایط کمتر پایدار باشد. اکثر کنترل‌کننده‌ها دارای تنظیمی هستند که برای بارهای کوچک با جرم حرارتی کم به خوبی کار می‌کند. برای جلوگیری از افزایش بیش از حد و نوسان، مخازن فرآیند بزرگ به مقادیر بسیار متنوعی برای متناسب، انتگرال و مشتق نیاز دارند.

برای جلوگیری از افزایش بیش از حد، باید اندازه بخاری خود را به درستی تنظیم کنید. به جای صرف زمان لازم برای گرم کردن، مقدار برق مورد نیاز خود را بر اساس تلفات حرارتی واقعی-در حالت ثابت مشخص کنید. مواردی مانند عایق مخزن، مساحت سطح، دمای محیط و تلفات ناشی از تبخیر یا هم زدن را در نظر بگیرید. اگر در حال حاضر یک بخاری بزرگ وجود دارد، گرمایش مرحله‌ای راه خوبی برای افزودن گرمای بیشتر است. خروجی های کنترل مستقل یا کنترل کننده های پله ای برای هر یک از بخاری های کوچکتر وجود دارد. مرحله اول دما را نزدیک به نقطه تنظیم نگه می دارد، در حالی که مراحل دیگر تنها زمانی روشن می شوند که گرما برای اولین بار روشن می شود یا زمانی که بار سنگین است. تغییر به چندین واحد کوچکتر با کنترل مرحله ای معمولاً این مشکل را یک شبه برطرف می کند. میرایی حرارتی نوسانات را حتی کمتر می کند. افزودن بافل، افزایش مقدار مایع، یا افزایش عایق مخزن، همگی باعث افزایش جرم حرارتی موثر و کاهش پاسخ دما می شوند. این به کنترل کننده زمان می دهد تا به آرامی واکنش نشان دهد.

تنظیم PID به شما امکان کنترل دقیق زمانی را می دهد که قدرت بخاری و جرم حرارتی همگام باشند. با باندی که متناسب است شروع کنید. باند را پایین بیاورید (بالا افزایش بهره) تا زمانی که سیستم به سرعت پاسخ دهد اما خیلی جلو نرود. سپس زمان انتگرال را به گونه‌ای تغییر دهید که -تغییر حالت ثابت و نوسانی وجود نداشته باشد. زمان مشتق تغییرات سریع دما را پیش‌بینی می‌کند و سرعت بیش از حد را کاهش می‌دهد. افزایش اندک در مشتقات اغلب می تواند سیستم ها را از چرخه دور نگه دارد. یکی از راه های رایج برای رفع overshoot، کاهش باند متناسب کنترل کننده یا افزایش زمان مشتق است. تغییرات کوچک می تواند تأثیر زیادی داشته باشد. توابع تنظیم خودکار{9}محل خوبی برای شروع هستند، اما تنظیم دقیق با دست در تنظیمات فرآیند معمولی نتایج بهتری به همراه دارد. پس از هر تنظیم، منحنی پاسخ را ثبت کنید تا مطمئن شوید دامنه دوچرخه سواری پایین آمده است.

مراحل دیگر با برخی از علل بی ثباتی سروکار دارند. قرار دادن سنسور در فاصله حداقل 300 میلی متری از بخاری و دور از مناطق مرده باعث می شود که کنترل کننده به جای نقاط داغ، دمای متوسط ​​را دریافت کند. خاموش کردن صحیح برق، نویز الکتریکی را متوقف می کند. رله‌های حالت جامد جای کنتاکتورهای پچ پچ را می‌گیرند و شلیک متقاطع صفر-تولید برق جزئی را متوقف می‌کند. آزمایش مقاومت عایق نشان می دهد که هیچ نشتی وجود ندارد که باعث شود جریان به روش های عجیبی جریان یابد یا دما به روش های عجیب تغییر کند.

برای ثابت نگه داشتن دما، باید اندازه بخاری، تنظیمات کنترلر و ویژگی های مخزن را مطابقت دهید، نه اینکه فقط یک بخاری بزرگتر نصب کنید. وقتی اصلاحات اولیه دقت لازم را به شما نمی دهد، می توانید از موارد پیچیده تر استفاده کنید. حلقه بیرونی کنترل آبشار دمای مخزن را کنترل می کند و حلقه داخلی دمای خروجی بخاری را کنترل می کند. به این ترتیب، می‌تواند با مشکلات پیش از اینکه عملیات را مختل کند، مقابله کند. روش های تنظیم تطبیقی ​​تنظیمات PID را همیشه با تغییر بار یا محیط تغییر می دهند. حتی در شرایط سخت، این روش ها می توانند دما را در 0.5± درجه نگه دارند.

بنابراین، چرخه دما، جلوگیری از بیش از حد، تنظیم PID، گرمایش مرحله‌ای و میرایی حرارتی همه با هم کار می‌کنند تا مطمئن شوند که سیستم به طور قابل اعتماد کار می‌کند. ارزیابی سیستماتیک ابعاد بخاری، تنظیم کنترلر و دینامیک فرآیند، بی ثباتی را در منشا آن ریشه کن می کند. اپراتورهای فرآیند و مهندسان کنترلی که از این ایده‌ها استفاده می‌کنند، تغییرات دما را که به‌طور تصادفی اتفاق می‌افتد، به عملکرد ثابت و قابل پیش‌بینی تبدیل می‌کنند. این کار کیفیت محصول را بالا نگه می دارد و اتلاف انرژی در سیستم های گرمایشی PTFE{3}} را کاهش می دهد. برای سیستم‌هایی که به دقت بسیار بالایی نیاز دارند، روش‌های کنترل پیشرفته مانند کنترل آبشاری یا تنظیم تطبیقی ​​می‌توانند حتی کنترل دقیق‌تری نسبت به روش‌های PID معمولی ارائه دهند.