Detecció i control de temperatura per a escalfadors de cartutxos llargs
Deixa un missatge
El sistema de control de temperatura que fa funcionar un escalfador de cartutx és el que el fa funcionar. Fins i tot si l'escalfador està configurat correctament i funciona bé, no funcionarà bé si el sistema de control no obté dades de temperatura precises o no pot respondre correctament. Això és especialment important per als escalfadors de cartutxos llargs, com els que tenen 1000 mm o 1200 mm de llarg, perquè el comportament tèrmic al llarg d'una llargada no sempre és el mateix. Un termoparell en un punt només us ofereix una petita imatge del que passa a tot l'escalfador.
Un sol termoparell instal·lat en algun lloc del buit o de la superfície del motlle és la forma més freqüent de controlar les coses. El controlador llegeix aquesta temperatura i canvia la potència de l'escalfador perquè coincideixi. Això funciona bé quan l'entorn tèrmic de l'escalfador es manté igual fins al final. Però en moltes situacions-del món real, les pèrdues de calor són diferents a cada extrem del buit. La punta podria perdre calor a l'aire que l'envolta. Pot haver-hi molt metall al voltant de la part mitjana que manté la calor. El bastidor de la màquina pot refredar l'extrem del cable. Un sol termoparell no pot notar la diferència.
El termopar llegeix la temperatura més freda quan es posa a la punta de la cavitat. El controlador respon donant més potència, cosa que podria fer que la zona central sigui massa calenta. La punta pot estar freda mentre el termopar està al mig, però el controlador està content. Això crea una diferència de temperatura a través de la cavitat que pot afectar la qualitat del producte, el temps que triga a fer-lo i la vida útil de l'escalfador. Les parts més calentes de l'escalfador tenen temperatures internes més grans, la qual cosa accelera l'oxidació i fa que l'escalfador falli massa aviat.
La detecció i control multi-zona és la resposta per a aplicacions importants. Posar diversos termoparells a diferents profunditats al llarg del buit dóna una millor imatge del perfil tèrmic. Un controlador que pot llegir més d'una entrada pot fer-ne una mitjana per fer un senyal de control o fer funcionar diferents zones de calefacció per si mateix. El control de zones independents és la millor opció, però també és la més cara perquè necessita un escalfador amb diversos circuits interns i un controlador amb diverses sortides. Prendre la mitjana de diverses lectures de termoparell és una bona manera d'assegurar-se que cap lloc calent o fred no prengui la decisió.
Quan no és possible utilitzar més d'un termoparell, la col·locació del termoparell es converteix en una decisió de disseny important. El sensor s'ha de col·locar on mostri millor les necessitats tèrmiques generals del procés. Aquest punt és al voltant de dos-terços de la distància des de l'extrem principal fins a la punta en moltes situacions de modelatge. Aquest punt sol equilibrar la pèrdua de calor a la punta amb la retenció de calor al mig. L'ús de termoparells temporals a diferents profunditats durant la configuració inicial us pot ajudar a trobar la millor posició permanent.
El tipus de sensor de temperatura que utilitzeu també és important. Els termoparells són el tipus de sensor de temperatura més popular utilitzat amb escalfadors de cartutxos. Són resistents, barats i poden mesurar una àmplia gamma de temperatures. Els termoparells tipus J poden funcionar a temperatures de fins a 750 graus, mentre que el tipus K pot funcionar a temperatures de fins a 1200 graus. Els RTD (detectors de temperatura de resistència) són més precisos i estables, però també són més fràgils i costen més. Per a la majoria dels usos de calefacció industrial, un termoparell de tipus J o tipus K col·locat correctament funciona bé.
Una altra cosa a pensar és com controlar-ho. Quan l'escalfador està encès i apagat, pot provocar canvis de temperatura que poden estresar l'escalfador i el funcionament. Amb el control proporcional, on la potència sempre canvia, la temperatura es controla considerablement millor. Per als escalfadors de cartutxos amb molta potència, es recomana utilitzar un control proporcional mitjançant un relé d'estat sòlid (SSR). Quan s'utilitzen per al control proporcional, els contactors mecànics ciclen massa lentament i es desgasten massa aviat.
El temps de resposta del sistema de control també ha de coincidir amb el funcionament de l'aplicació amb la calor. Un motlle gran amb escalfadors de cartutxos llargs no canvia els nivells de potència molt ràpidament. Si ajusteu un sistema de control de manera massa agressiva, anirà massa lluny i després anirà endavant i endarrere. Si un sistema s'ajusta de manera massa conservadora, trigarà massa a aconseguir el seu punt de consigna. Per a un funcionament estable i eficient, és important ajustar correctament els paràmetres proporcionals, integrals i derivats (PID). Molts controladors més nous tenen funcions d'ajust automàtic-que troben automàticament la configuració adequada per al sistema.
El retard de temps és un gran problema per als escalfadors que són força llargs. La calor que prové de l'extrem principal ha de recórrer la longitud de l'escalfador abans que canviï la temperatura a la punta. Si el sistema de control no té en compte aquest retard, podria provocar inestabilitat. Alguns controladors avançats utilitzen algorismes predictius o esquemes de control en cascada per compensar retards llargs. Un sistema en cascada té dos bucles: un bucle interior que regula la potència de l'escalfador a partir d'un sensor proper a l'escalfador i un bucle exterior que controla la temperatura del procés a partir d'un sensor a la peça de treball.
La mala regulació de la temperatura és una raó secreta per la qual els escalfadors s'avarian. Quan un escalfador s'encén i s'apaga molt, passa sota estrès tèrmic cada vegada que s'expandeix i es redueix. Aquesta tensió pot trencar l'aïllant de MgO o desgastar el cable de resistència després de milers de cicles. Un sistema de control proporcional ben ajustat que manté la temperatura estable redueix el cicle i fa que l'escalfador duri més. Invertir en un bon controlador i col·locar el termopar al lloc correcte donarà els seus fruits amb una vida útil més llarga de l'escalfador, processos més consistents i menys parades inesperades. La vigilància i el control de la temperatura no són opcionals; són necessaris per treure el màxim profit a qualsevol escalfador de cartutx, especialment aquells que necessiten produir calor uniforme a llarga distància.
