Вимірювання та контроль температури для обігрівачів з довгим картриджем

Система контролю температури, яка керує картриджним нагрівачем, забезпечує його роботу. Навіть якщо обігрівач налаштований правильно і працює добре, він не працюватиме належним чином, якщо система керування не отримує точні дані про температуру або не може правильно реагувати. Це особливо важливо для довгих картриджних обігрівачів, наприклад, довжиною 1000 мм або 1200 мм, оскільки теплові характеристики на великій довжині не завжди однакові. Одна термопара в одній точці лише дає невелику картину того, що відбувається в усьому нагрівачі.

Одна термопара, встановлена ​​десь у порожнині або на поверхні форми, є найпоширенішим способом контролю. Контролер зчитує цю температуру і відповідно змінює потужність нагрівача. Це добре працює, коли теплове середовище нагрівача залишається незмінним до кінця. Але в багатьох реальних-ситуаціях втрати тепла різні на кожному кінці дупла. Наконечник може втрачати тепло в повітрі навколо нього. Навколо середньої частини може бути багато металу, який утримує тепло. Рама машини може охолоджувати свинцевий кінець. Одна термопара не може визначити різницю.


Термопара зчитує найнижчу температуру, якщо її поставити на кінчик порожнини. Контролер реагує, надаючи більше потужності, що може зробити середню зону занадто гарячою. Наконечник може охолонути, поки термопара знаходиться в середині, але контролер задоволений. Це створює різницю температур у порожнині, яка може вплинути на якість виробу, час, необхідний для його виготовлення, і термін служби нагрівача. Більш гарячі частини нагрівача мають вищу внутрішню температуру, що прискорює окислення та призводить до того, що нагрівач надто швидко виходить з ладу.

Багато{0}}зонне зондування та керування — це відповідь для важливих застосувань. Розміщення кількох термопар на різній глибині вздовж порожнини дає краще зображення теплового профілю. Контролер, який може зчитувати більше одного вхідного сигналу, може або усереднювати їх для створення одного керуючого сигналу, або керувати різними зонами нагріву самостійно. Незалежне зонне регулювання – найкращий варіант, але і найдорожчий, тому що для нього потрібен нагрівач з декількома внутрішніми контурами і контролер з кількома виходами. Взяття середнього значення кількох показань термопари є хорошим способом переконатися, що жодне гаряче чи холодне місце не приймає рішення.

Якщо використання більш ніж однієї термопари неможливо, розміщення термопари стає важливим проектним рішенням. Датчик слід розмістити там, де він найкраще показує загальні теплові потреби процесу. Ця точка знаходиться приблизно на двох-третіх відстані від кінця свинцю до вістря у багатьох ситуаціях формування. Ця точка зазвичай врівноважує втрату тепла на кінчику з утриманням тепла в середині. Використання тимчасових термопар на різних глибинах під час початкового налаштування може допомогти вам знайти найкраще постійне положення.

Також важливий тип датчика температури, який ви використовуєте. Термопари є найпопулярнішим типом датчика температури, який використовується з картриджними нагрівачами. Вони міцні, дешеві та можуть вимірювати широкий діапазон температур. Термопари типу J можуть працювати при температурах до 750 градусів, тоді як тип K може працювати при температурах до 1200 градусів. RTD (резистивні температурні детектори) більш точні та стабільні, але вони також більш крихкі та коштують дорожче. Для більшості промислових обігрівачів правильно розміщена термопара типу J або типу K працює просто добре.

Інша річ, про яку варто подумати, це те, як це контролювати. Коли обігрівач увімкнено та вимкнено, це може спричинити зміни температури, які можуть навантажити нагрівач та роботу. При пропорційному регулюванні, де потужність постійно змінюється, температуру можна контролювати значно краще. Для картриджних нагрівачів із великою потужністю настійно рекомендується використовувати пропорційне керування за допомогою твердотільного-реле (SSR). Коли механічні контактори використовуються для пропорційного керування, вони надто повільно працюють і зношуються занадто швидко.

Час реакції системи керування також має відповідати тому, як програма працює з теплом. Велика форма з довгими картриджними нагрівачами не змінює рівні потужності дуже швидко. Якщо ви налаштуєте систему керування надто агресивно, вона зайде занадто далеко, а потім туди-сюди. Якщо система налаштована надто консервативно, знадобиться занадто багато часу, щоб досягти заданого значення. Для стабільної та ефективної роботи важливо правильно налаштувати пропорційні, інтегральні та похідні (PID) параметри. Багато новіших контролерів мають функції авто-налаштування, які автоматично знаходять правильні налаштування для системи.

Час затримки є великою проблемою для досить довгих нагрівачів. Тепло, яке надходить від провідного кінця, має пройти всю довжину нагрівача, перш ніж змінити температуру на кінчику. Якщо система керування не враховує цю затримку, це може спричинити нестабільність. Деякі розширені контролери використовують прогнозні алгоритми або каскадні схеми керування, щоб компенсувати великі затримки. Каскадна система має два контури: внутрішній контур, який регулює потужність нагрівача на основі датчика поблизу нагрівача, і зовнішній контур, який контролює температуру процесу на основі датчика в деталі.

Погана терморегуляція - таємна причина, чому обігрівачі ламаються. Коли обігрівач часто вмикається і вимикається, він відчуває термічну напругу кожного разу, коли розширюється і стискається. Ця напруга може зруйнувати ізолятор MgO або зношити дріт опору після тисячі циклів. Добре налаштована система пропорційного керування, яка підтримує стабільну температуру, скорочує кількість циклів і подовжує роботу обігрівача. Інвестиції в хороший контролер і встановлення термопари в потрібному місці окупляться довшим терміном служби нагрівача, більш послідовними процесами та меншою кількістю несподіваних зупинок. Моніторинг і контроль температури не обов'язкові; вони необхідні, щоб отримати максимальну віддачу від будь-якого картриджного нагрівача, особливо тих, які потребують рівномірного нагрівання на великій відстані.