Sıcaklık Kontrol Uygulamaları

Prosesin sıcaklık kontrolü, elektrik, pnömatik, elektropnömatik ve kendinden tahrikli kontroller kullanılarak etkilenebilir. Bu Modül, proses kapları, ısı eşanjörleri ve yüksek sıcaklıkta arızada güvenli kontrol dahil olmak üzere bazı yaygın uygulamaları detaylandırır.

Buhar uygulamalarında otomatik sıcaklık kontrolleri kullanmak için birkaç neden vardır:

1. Bazı proseste, ürünün veya işlenen malzemenin bozulmasını önlemek için ürün sıcaklığını oldukça yakın sınırlar içinde kontrol etmek gerekir.
2. Kaynayan tanklardan buhar çıkışı, yalnızca hoş olmayan çevresel koşullar üretmekle kalmayan, aynı zamanda binanın yapısına da zarar verebilecek bir sorundur. Otomatik sıcaklık kontrolleri, sıcak tankları kaynama sıcaklığının hemen altında tutabilir.
3. Ekonomi.
4. Üretimin kalitesi ve tutarlılığı.
5. İşgücü tasarrufu.
6. Konfor kontrolü, mekan ısıtması için.
7. Güvenlik.
8. Endüstriyel proseste üretim oranlarını optimize etmek için. Kullanılan sıcaklık kontrol sistemi, sisteme uygun olmalı ve ısı yükündeki değişikliklere yanıt verebilmelidir. Örneğin:

Doğrudan Çalışan Kendinden Tahrikli Sıcaklık Kontrolü

Açıklama Doğrudan çalışan kendinden tahrikli sıcaklık kontrolü, sensör ve kılcal borudaki sıvının genleşmesini kullanarak vana konumunu değiştirir. Avantajlar:

1. Ucuz.
2. Küçük.
3. Kurulumu ve devreye alımı kolay.
4. Tek meslek grubu ile kurulum.
5. Çok dayanıklı ve son derece güvenilir.
6. Mükemmel olmayan buhar koşullarına ve aşırı boyutlandırmaya toleranslı.
7. Kendinden tahrikli prensip, harici güç kaynağına ihtiyaç duyulmadığı anlamına gelir.
8. Boyutlandırması ve seçimi basit.
9. Farklı kılcal uzunlukları ve sıcaklık aralıkları gibi birçok seçenek mevcuttur. Dezavantajlar:
10. Kontrol ‘bağımsız çalışır’ ve uzaktan bir kontrolör veya PLC (Programlanabilir Lojik Kontrolör) ile iletişim kuramaz, ancak bir yüksek sıcaklık kesme cihazı bir anahtar aracılığıyla kapanma sinyali verebilir.
11. Sınırlı boyutlar.
12. Sınırlı basınç derecelendirmeleri.
13. Sınırlı turndown.
14. Sensörler pnömatik ve elektronik eşdeğerlerinden çok daha büyük ve aynı zamanda çok daha yavaş çalışırlar. Uygulamalar: Uygulamalar, düşük ve sabit çalışma debisine sahip olanları içerir:
15. Küçük ceketli tavalar.
16. İzleme hatları.
17. Ütü makineleri.
18. Küçük tanklar.
19. Asit banyoları.
20. Küçük depolama kaloriferleri.
21. Küçük ısıtıcı bataryalar.
22. Ünit ısıtıcılar. Not edilmesi gereken nokta: Orantı bandı, vana boyutundan etkilenir.

Açıklama Pilot kumandalı kendinden tahrikli sıcaklık kontrolör, sensör ve kılcal borudaki sıvının genleşmesini kullanarak bir pilot vanayı çalıştırır ve bu da ana vana konumunu değiştirir. Avantajlar:

1. Kurulumu ve devreye alımı kolay.
2. Tek meslek grubu ile kurulum.
3. Çok dayanıklı.
4. Kendinden tahrikli prensip, harici güç kaynağına ihtiyaç duyulmadığı anlamına gelir.
5. Boyutlandırması ve seçimi basit.
6. Uzaktan ayar (seçenek).
7. Açılıp kapatılabilir (seçenek).
8. Çift set noktası (seçenek). Dezavantajlar:
9. Kontrol ‘bağımsız çalışır’ ve bir PLC ile iletişim kuramaz.
10. Vana gövdesi içindeki küçük boşluklar, buharın uzun ömürlülüğü sağlamak için temiz ve kuru olması gerektiği anlamına gelir, ancak bu, vananın önüne bir ayırıcı ve süzgeç takılarak kolayca sağlanabilir.
11. Yalnızca orantısal kontrol; ancak, orantı sapması, doğrudan çalışan kendinden tahrikli kontrollere göre çok daha küçüktür. Uygulama:
12. Ceketli tavalar.
13. İzleme hatları.
14. Tanklar.
15. Asit banyoları.
16. Sıcak su depolama kaloriferleri.
17. Isıtıcı bataryalar.
18. Ünit ısıtıcılar. Not edilmesi gereken nokta:
19. Kontrolörlerin sıcaklık aralıkları, doğrudan çalışan kendinden tahrikli kontrollerden daha dar olma eğilimindedir.
20. Kurulum bir süzgeç ve ayırıcı içermelidir.

Pnömatik Sıcaklık Kontrolü

Açıklama Bu kontrol sistemleri şunları içerebilir:

• Değişen yük koşullarında doğruluğu artırmak için P + I + D fonksiyonları.
• Uzaktan ayarlanabilen set noktası/noktaları. Avantajlar:

1. Çok doğru ve esnek.
2. Vana aralığı sınırları dahilinde vana boyutunda sınır yoktur.
3. Mükemmel turndown oranı.
4. Tehlikeli ortamlar için uygundur.
5. Elektrik kaynağına ihtiyaç yoktur.
6. Hızlı çalışma, talepteki hızlı değişikliklere iyi yanıt verdikleri anlamına gelir.
7. Çok güçlüdür ve yüksek diferansiyel basınçlarla başa çıkabilir. Dezavantajlar:
8. Doğrudan çalışan kontrollerden daha pahalıdır.
9. Doğrudan çalışan kontrollerden daha karmaşıktır. Uygulama:
10. Doğru ve tutarlı sıcaklık kontrolüne ihtiyaç duyan.
11. Değişken ve yüksek debilere ve/veya değişken üst basınca sahip.
12. İçsel güvenlik gerektiren. Not edilmesi gereken nokta:
13. Temiz ve kuru bir hava kaynağı gereklidir.
14. En küçük ve en basit uygulamalar haricinde genellikle bir vana konumlandırıcı gereklidir. Konumlandırıcıdan ve kontrolörden sürekli olarak hava tahliye edilir ve bu sakin hava akışının çevreye uygun olduğundan emin olunması gerekir.
15. Ekipmanı kurmak için vasıflı bir iş gücü, kalibrasyon ve devreye alma için ise enstrüman personeli gereklidir.
16. Kontrol ‘bağımsız çalışır’ ve doğrudan bir PLC ile iletişim kuramaz.
17. Arıza modu her zaman göz önünde bulundurulmalıdır. Örneğin, hava arızasında ‘yay ile kapanma’ buhar ısıtma sistemlerinde normaldir, ‘yay ile açılmа’ soğutma sistemlerinde normaldir.

Elektropnömatik Sıcaklık Kontrolü

Açıklama Bu kontrol sistemleri şunları içerebilir:

• Değişen yük koşullarında doğruluğu artırmak için P + I + D fonksiyonları.
• Set noktaları arasında rampalar olasılığı ile uzaktan ayarlanabilen set noktası/noktaları. Avantajlar:

1. Çok doğru ve esnek.
2. Uzaktan ayar ve okuma.
3. Vana aralığı sınırları dahilinde vana boyutunda sınır yoktur.
4. Mükemmel turndown oranı.
5. Hızlı çalışma, talepteki hızlı değişikliklere iyi yanıt verdikleri anlamına gelir.
6. Çok güçlüdür ve yüksek diferansiyel basınçlarla başa çıkabilir. Dezavantajlar:
7. Kendinden tahrikli veya pnömatik kontrollerden daha pahalıdır.
8. Kendinden tahrikli veya pnömatik kontrollerden daha karmaşıktır.
9. Elektrik kaynağı gereklidir. Uygulama:
10. Doğru ve tutarlı sıcaklık kontrolüne ihtiyaç duyan.
11. Değişken ve yüksek debilere ve/veya değişken üst basınca sahip. Not edilmesi gereken nokta:
12. Temiz ve kuru bir hava kaynağı gereklidir.
13. Ekipmanı kurmak için vasıflı bir iş gücü, güç kaynakları için elektrik personeli ve kalibrasyon ve devreye alma için enstrüman personeli gereklidir.
14. PLC’ler, çizelge kayıt cihazları ve SCADA sistemlerini içeren karmaşık bir kontrol sisteminin parçası olabilir.
15. Arıza modu her zaman göz önünde bulundurulmalıdır. Örneğin, hava arızasında ‘yay ile kapanma’ buhar ısıtma sistemlerinde normaldir, ‘yay ile açılmа’ soğutma sistemlerinde normaldir.
16. Muhtemelen en yaygın kontrol sistemidir; elektroniğin karmaşıklığına pnömatiğin hızını/gücünü katar.

Elektrikli Sıcaklık Kontrolü

Açıklama Bu kontrol sistemleri şunları içerebilir:

• Değişen yük koşullarında doğruluğu artırmak için P + I + D fonksiyonları.
• Uzaktan ayarlanabilen set noktası/noktaları. Avantajlar:

1. Hem kontrolör hem de vana aktüatörü bir PLC ile iletişim kurabilir.
2. Basınçlı hava kaynağına ihtiyaç yoktur. Dezavantajlar: Nispeten yavaş aktüatör hızı, yalnızca yükün yavaşça değiştiği uygulamalar için uygun oldukları anlamına gelir. Uygulama: Büyük hacimlerin mekan ısıtması. Örneğin; depolar, atölyeler, uçak hangarları vb. Not edilmesi gereken nokta:
3. Güvenlik: Elektrik gücü kesilirse, yay dönüşlü bir aktüatör kullanılmadığı sürece vana konumu değişmez.
4. Yay dönüşlü aktüatörler pahalıdır, hacimlidir ve yalnızca sınırlı bir basınca karşı kapanabilir.

Sıcaklık Kontrolü (Diğer Olasılıklar) - Paralel Sıcaklık Kontrol İstasyonu

Açıklama Şekil 8.2.6’da gösterilen düzenleme, maksimum ve minimum debiler arasındaki oranın (debide turndown), bireysel sıcaklık kontrol vanası için izin verilen maksimum değerden büyük olduğu durumlarda kullanılabilir. Örneğin, belirli bir uygulamanın çalışma sıcaklığına çok hızlı bir şekilde getirilmesi gerekiyorsa, ancak çalışma yükü küçükse ve tesis koşulları kendinden tahrikli kontrollerin kullanılmasını zorunlu kılıyorsa: Uygulamayı karşılamak için:

1. İlk olarak, çalışma yükünü karşılayabilecek bir vana ve kontrolör seçilir ve gerekli sıcaklığa ayarlanır.
2. Isınma için ek yükü sağlayabilen ikinci bir vana ve kontrolör seçilir ve ‘çalışma yükü’ vanasından birkaç derece daha düşük sıcaklığa ayarlanır. Bu vana, çalışma yükü vanasından daha büyük olabilir. Bu konfigürasyonla:
3. Proses soğukken, her iki kontrol vanası da açıktır ve ürün sıcaklığını gerekli zaman dilimi içinde artırmak için yeterli buharın geçmesine izin verir.
4. Proses gerekli sıcaklığa yaklaştıkça, ‘ısınma’ vanası kapalı konuma doğru modüle olur ve ‘çalışma yükü’ vanası sıcaklığı modüle ederek korumaya devam eder.

Yüksek Sıcaklık Emniyet Kontrolü

Açıklama Tamamen bağımsız bir yüksek limit kesme cihazının istendiği veya hatta yasal bir gereklilik olduğu birçok uygulama vardır. Seçenekler:

1. Kendinden tahrikli kontrol: Sıvının genleşmesi, bir kesme ünitesindeki sıkıştırılmış bir yayı serbest bırakır ve önceden belirlenmiş yüksek limit sıcaklığı aşılırsa izolasyon vanasını anında kapatır. Bu özel kendinden tahrikli kontrol türünün ek avantajları vardır: a. Çalışmanın uzaktan göstergesi için bir mikro anahtar içerebilir. b. Manuel olarak sıfırlanması en iyisidir, bu da personelin uygulamayı ziyaret etmesini ve soruna neyin sebep olduğunu belirlemesini gerektirir.
2. Yay ile kapanan elektrikli aktüatör: Aşırı sıcaklık sinyali elektrik beslemesini keser ve vana kapanır. Bu bir alarm ile desteklenebilir.
3. Yay ile kapanan pnömatik aktüatörler: Aşırı sıcaklık sinyali, çalışma havasının aktüatörden boşaltılmasına neden olur. Bu bir alarm ile desteklenebilir. Uygulama: Hastaneler, hapishaneler ve okullar gibi kullanıcılara genel amaçlı sıcak su sağlayan evsel sıcak su servisleri (DHW). Not edilmesi gereken nokta:
4. Yüksek sıcaklık kesme cihazının tamamen bağımsız olması için yasal bir gereklilik olabilir. Bu, yüksek sıcaklık kesme cihazının ayrı bir vanada çalışması gerektiği anlamına gelir.
5. Genellikle, yüksek sıcaklık kesme vanası hat boyutunda olacaktır, çünkü vana açıkken düşük bir basınç düşüşü gereklidir.