Выбор терморегулятора управления технологическим процессом для нагревателей

Срок службы нагревателя можно продлить, обеспечив тщательный контроль даже для тех нагревательных процессов, где он может явно не требоваться. Однако всегда необходим надлежащий контроль.

Независимо от того, отверждаете ли вы покрытие порошковой окраски или нагреваете резервуар с нефтепродуктами, адекватный контроль нагрева может продлить срок службы нагревательного элемента.

В современных сложных нагревательных процессах жесткий контроль температуры может иметь решающее значение. Даже в тех случаях, когда это явно не требуется, тщательный контроль температурных показаний может помочь вашему нагревательному процессу и значительно продлить срок службы нагревателя. Однако в том оборудовании, где это действительно необходимо, как на экструдерах для обработки пластика, должны иметься соответствующие типы элементов управления.

Что представляет собой система управления температурой нагревателей? 

Каждый тип управления и устройство переключения мощности имеет свои преимущества и недостатки, включая точность, срок службы, тепловыделение, снижение номинальных характеристик, электрический шум и срок службы нагревателя. 

Электронагреватель состоит из спиральной нихромовой проволоки, окруженной слоем изоляторов – керамики, миканита или оксида магния. Длительное время цикла работы силовых коммутационных устройств приводит к изменению температуры нихромовой проволоки. Если проволока постоянно расширяется и сжимается, она рано или поздно сломается из-за термического напряжения. Кроме того, характеристики большинства устройств переключения мощности должны быть снижены. С повышением температуры окружающей среды токонесущая способность устройств переключения мощности снижается.

Типы терморегуляторов

Термостаты. Относительно простой в эксплуатации, термостат просто требует, чтобы пользователь установил шкалу на требуемую температуру. При повышении температуры контрольный элемент размыкает цепь и питание на нагреватель не передается. Когда нагревательный элемент или среда (смотря температура чего измеряется термопарой) охлаждается, переключатель включается снова, обеспечивая управляющее напряжение на катушке либо электромеханическом контакторе, либо реле. Это медленный процесс, который снижает точность системы.

Электронный ПИД-регулятор температуры. ПИД-регулятор принимает входной сигнал термопары или термометра сопротивления от процесса и подает управляющее напряжение на электромеханический контактор или реле. Некоторые ПИД-регуляторы имеют функцию автонастройки, которая позволяет контроллеру программировать себя в соответствии со спецификациями процесса. Его также можно приобрести с выходом переменного или постоянного тока, который обеспечивает сигнал затвора для включения и выключения твердотельных реле, или сигнал от 4 до 20 мА для управления импульсными тиристорами.

Устройства переключения мощности

• Электромеханические контакторы. В этом устройстве управляющее напряжение от регулятора температуры втягивается в подпружиненную катушку, которая соединяет контакты, позволяя напряжению идти на нагреватель. Эти контакторы не должны включаться чаще, чем один раз в 30 секунд. Из-за накопления нагара на контактах и ​​износа катушек срок их службы ограничен. Низкая точность из-за продолжительности цикла. На линии возникает электрический шум, и срок службы нагревателя короткий.
• Ртутно-вытесняющие реле . MDR работают во многом как электромеханический контактор. В качестве контактной среды в устройствах используется инкапсулированная ртуть. У них есть время цикла 5 секунд для быстрого отклика и немного лучшего контроля. Закрытая катушка выделяет тепло примерно до 23 Вт на трехполюсный контактор. Используйте кривые снижения номинальных характеристик изготовителя для температур окружающей среды выше нормальных. Многие предприятия не допускают попадания ртути в свои помещения, что ограничивает использование MDR. Возникает электрический шум, но срок службы нагревателя и реле больше, чем у электромеханического контактора.
• Твердотельные реле. Твердотельные реле, конкурирующие с MDR, имеют время цикла 1 с и обеспечивают хорошую точность управления. Они генерируют тепло с мощностью 1,5 Вт на ток переключения на каждую ногу. Не забудьте принять это во внимание при использовании их в невентилируемых электрических шкафах. Используйте кривые снижения номинальных характеристик изготовителя для более высоких, чем обычно, температур окружающей среды. Не смотря на возникновение или отсутствия небольшого электрического шума, срок службы нагревателя и реле довольно большой.
• SCR с импульсным запуском. Время цикла для импульсного SCR может достигать 16 мс. SCR обеспечивают жесткий контроль температуры, но также выделяют тепло. Следовательно, блоки с более высоким током должны охлаждаться вентилятором для шкафов управления. Это необходимо учитывать при проектировании и определении размеров электрического шкафа. Срок службы нагревателя и SCR в таких системах управления намного больше, чем в остальных, рассмотренных выше.