Ứng dụng điều khiển nhiệt độ

Điều khiển nhiệt độ quy trình có thể được thực hiện bằng điều khiển điện, khí nén, điện-khí nén và tự hành. Module này trình bày chi tiết một số ứng dụng phổ biến bao gồm bình quy trình, bộ trao đổi nhiệt và điều khiển an toàn khi lỗi ở nhiệt độ cao.

Có nhiều lý do để sử dụng điều khiển nhiệt độ tự động cho ứng dụng hơi:

1. Đối với một số quy trình, cần kiểm soát nhiệt độ sản phẩm trong giới hạn khá chặt để tránh sản phẩm hoặc vật liệu đang xử lý bị hỏng.
2. Hơi bốc hơi từ bể sôi gây phiền toái, không chỉ tạo điều kiện môi trường khó chịu, mà còn có thể hư hại cấu trúc tòa nhà. Điều khiển nhiệt độ tự động có thể giữ bể nóng ngay dưới nhiệt độ sôi.
3. Tiết kiệm.
4. Chất lượng và tính nhất quán của sản xuất.
5. Tiết kiệm nhân lực.
6. Kiểm soát thoải mái, cho sưởi ấm không gian.
7. An toàn.
8. Để tối ưu hóa tốc độ sản xuất trong quy trình công nghiệp. Hệ thống điều khiển nhiệt độ sử dụng phải phù hợp với hệ thống, và có khả năng đáp ứng với sự thay đổi tải nhiệt. Ví dụ:

Điều khiển nhiệt độ tự hành vận hành trực tiếp

Mô tả Loại điều khiển nhiệt độ tự hành vận hành trực tiếp sử dụng sự giãn nở của chất lỏng trong cảm biến và ống mao dẫn để thay đổi vị trí van. Ưu điểm:

1. Rẻ tiền.
2. Nhỏ gọn.
3. Dễ lắp đặt và đưa vào vận hành.
4. Lắp đặt một nghề.
5. Rất bền bỉ và cực kỳ đáng tin cậy.
6. Chịu được điều kiện hơi không hoàn hảo và bị định cỡ quá.
7. Nguyên lý tự hành có nghĩa là không cần nguồn điện bên ngoài.
8. Dễ định cỡ và chọn.
9. Nhiều tùy chọn có sẵn, như các độ dài ống mao dẫn và dải nhiệt độ khác nhau. Nhược điểm:
10. Điều khiển là độc lập, không thể giao tiếp với bộ điều khiển từ xa hoặc PLC (Bộ điều khiển logic lập trình được), mặc dù ngắt nhiệt độ cao có thể báo đóng qua công tắc.
11. Kích thước giới hạn.
12. Xếp hạng áp suất giới hạn.
13. Turndown giới hạn.
14. Cảm biến có xu hướng lớn hơn nhiều so với tương đương khí nén và điện tử và cũng chậm hơn nhiều. Ứng dụng: Các ứng dụng bao gồm những ứng dụng có lưu lượng chạy thấp và không đổi:
15. Chảo nhỏ có áo jacket.
16. Đường dò nhiệt.
17. Máy là.
18. Bể nhỏ.
19. Bể axit.
20. Bộ tích nước nóng nhỏ.
21. Pin sưởi nhỏ.
22. Bộ sưởi đơn vị. Lưu ý: Dải tỷ lệ bị ảnh hưởng bởi kích thước van.

Mô tả Bộ điều khiển nhiệt độ tự hành vận hành pilot sử dụng sự giãn nở của chất lỏng trong cảm biến và ống mao dẫn để vận hành van pilot, lần lượt thay đổi vị trí van chính. Ưu điểm:

1. Dễ lắp đặt và đưa vào vận hành.
2. Lắp đặt một nghề.
3. Rất bền bỉ.
4. Nguyên lý tự hành có nghĩa là không cần nguồn điện bên ngoài.
5. Dễ định cỡ và chọn.
6. Điều chỉnh từ xa (tùy chọn).
7. Có thể bật và tắt (tùy chọn).
8. Điểm đặt kép (tùy chọn). Nhược điểm:
9. Điều khiển là độc lập, không thể giao tiếp với PLC.
10. Khe hở nhỏ trong thân van có nghĩa là hơi phải sạch và khô để đảm bảo tuổi thọ, nhưng điều này có thể dễ dàng đạt được bằng cách lắp bộ tách và bộ lọc trước van.
11. Chỉ điều khiển tỷ lệ, tuy nhiên, độ lệch tỷ lệ nhỏ hơn nhiều so với điều khiển tự hành vận hành trực tiếp. Ứng dụng:
12. Chảo có áo jacket.
13. Đường dò nhiệt.
14. Bể.
15. Bể axit.
16. Bộ tích nước nóng.
17. Pin sưởi.
18. Bộ sưởi đơn vị. Lưu ý:
19. Dải nhiệt độ của bộ điều khiển có xu hướng hẹp hơn so với điều khiển tự hành vận hành trực tiếp.
20. Lắp đặt phải bao gồm bộ lọc và bộ tách.

Điều khiển nhiệt độ khí nén

Mô tả Các hệ thống điều khiển này có thể bao gồm:

• Chức năng P + I + D để cải thiện độ chính xác trong điều kiện tải thay đổi.
• Điểm đặt, có thể được điều chỉnh từ xa. Ưu điểm:

1. Rất chính xác và linh hoạt.
2. Không giới hạn kích thước van trong giới hạn dải van.
3. Tỷ lệ turndown xuất sắc.
4. Phù hợp cho môi trường nguy hiểm.
5. Không cần nguồn điện.
6. Hoạt động nhanh có nghĩa là chúng phản ứng tốt với thay đổi nhanh trong nhu cầu.
7. Rất mạnh mẽ, có thể xử lý hiệu áp suất cao. Nhược điểm:
8. Đắt hơn điều khiển vận hành trực tiếp.
9. Phức tạp hơn điều khiển vận hành trực tiếp. Ứng dụng:
10. Cần điều khiển nhiệt độ chính xác và nhất quán.
11. Với lưu lượng biến đổi và cao, và/hoặc áp suất thượng nguồn thay đổi.
12. Yêu cầu an toàn nội tại. Lưu ý:
13. Cần nguồn cung cấp không khí sạch, khô.
14. Bộ định vị van thường được yêu cầu trừ cho các ứng dụng nhỏ nhất và đơn giản nhất. Không khí liên tục thoát ra từ bộ định vị và bộ điều khiển, và cần đảm bảo rằng dòng không khí tĩnh này chấp nhận được với môi trường xung quanh.
15. Cần lực lượng lao động lành nghề để lắp đặt thiết bị, và nhân viên thiết bị để hiệu chuẩn và đưa vào vận hành.
16. Điều khiển là độc lập, không thể giao tiếp trực tiếp với PLC.
17. Chế độ lỗi phải luôn được xem xét. Ví dụ, lò xo-đóng khi mất khí là bình thường trên hệ thống sưởi hơi, lò xo-mở là bình thường trên hệ thống làm mát.

Điều khiển nhiệt độ điện-khí nén

Mô tả Các hệ thống điều khiển này có thể bao gồm:

• Chức năng P + I + D để cải thiện độ chính xác trong điều kiện tải thay đổi.
• Điểm đặt có thể được điều chỉnh từ xa, với khả năng tạo đường dốc giữa các điểm đặt. Ưu điểm:

1. Rất chính xác và linh hoạt.
2. Điều chỉnh và đọc từ xa.
3. Không giới hạn kích thước van trong giới hạn dải van.
4. Tỷ lệ turndown xuất sắc.
5. Hoạt động nhanh có nghĩa là chúng phản ứng tốt với thay đổi nhanh trong nhu cầu.
6. Rất mạnh mẽ, có thể xử lý hiệu áp suất cao. Nhược điểm:
7. Đắt hơn điều khiển tự hành hoặc khí nén.
8. Phức tạp hơn điều khiển tự hành hoặc khí nén.
9. Cần nguồn điện. Ứng dụng:
10. Cần điều khiển nhiệt độ chính xác và nhất quán.
11. Với lưu lượng biến đổi và cao, và/hoặc áp suất thượng nguồn thay đổi. Lưu ý:
12. Cần nguồn cung cấp không khí sạch, khô.
13. Cần lực lượng lao động lành nghề để lắp đặt thiết bị, nhân viên điện cần cho nguồn điện, và nhân viên thiết bị để hiệu chuẩn và đưa vào vận hành.
14. Có thể là một phần của hệ thống điều khiển tinh vi bao gồm PLC, máy ghi biểu đồ và hệ thống SCADA.
15. Chế độ lỗi phải luôn được xem xét. Ví dụ, lò xo-đóng khi mất khí là bình thường trên hệ thống sưởi hơi, lò xo-mở là bình thường trên hệ thống làm mát.
16. Có lẽ là hệ thống điều khiển phổ biến nhất - nó có sự tinh vi của điện tử với tốc độ/sức mạnh của khí nén.

Điều khiển nhiệt độ điện

Mô tả Các hệ thống điều khiển này có thể bao gồm:

• Chức năng P + I + D để cải thiện độ chính xác trong điều kiện tải thay đổi.
• Điểm đặt, có thể được điều chỉnh từ xa. Ưu điểm:

1. Cả bộ điều khiển và bộ truyền động van đều có thể giao tiếp với PLC.
2. Không cần nguồn cung cấp khí nén. Nhược điểm: Tốc độ truyền động tương đối chậm có nghĩa là chúng chỉ phù hợp cho ứng dụng mà tải thay đổi chậm. Ứng dụng: Sưởi ấm không gian thể tích lớn. Ví dụ; nhà kho, xưởng, nhà chứa máy bay, v.v. Lưu ý:
3. An toàn: Nếu mất điện vị trí van sẽ không thay đổi trừ khi sử dụng bộ truyền động lò xo hồi.
4. Bộ truyền động lò xo hồi đắt, cồng kềnh và chỉ có thể đóng chống lại áp suất giới hạn.

Điều khiển nhiệt độ (khả năng khác) - Trạm điều khiển nhiệt độ song song

Mô tả Cách bố trí, như thể hiện trong Hình 8.2.6, có thể được sử dụng khi tỷ lệ giữa lưu lượng tối đa và tối thiểu (turndown lưu lượng) lớn hơn mức tối đa cho phép của van điều khiển nhiệt độ cá nhân. Ví dụ, nếu một ứng dụng cụ thể phải được đưa lên nhiệt độ vận hành rất nhanh, nhưng tải chạy nhỏ, và điều kiện nhà máy yêu cầu phải sử dụng điều khiển tự hành. Để đáp ứng ứng dụng:

1. Van và bộ điều khiển, có thể đáp ứng tải chạy, sẽ được chọn trước, và đặt ở nhiệt độ yêu cầu.
2. Van và bộ điều khiển thứ hai, có khả năng cung cấp tải bổ sung cho làm nóng sẽ được chọn, và đặt thấp hơn vài độ so với van tải chạy. Van này có thể lớn hơn van tải chạy. Với cấu hình này:
3. Khi quy trình lạnh, cả hai van điều khiển đều mở, cho phép đủ hơi đi qua để nâng nhiệt độ sản phẩm trong khoảng thời gian yêu cầu.
4. Khi quy trình tiến gần nhiệt độ yêu cầu, van làm nóng sẽ điều tiết đến đóng, để van tải chạy điều tiết và duy trì nhiệt độ.

Điều khiển an toàn khi lỗi nhiệt độ cao

Mô tả Có nhiều ứng dụng mà thiết bị ngắt giới hạn cao hoàn toàn độc lập hoặc là mong muốn, hoặc thậm chí là yêu cầu pháp lý. Tùy chọn:

1. Điều khiển tự hành, trong đó sự giãn nở của chất lỏng giải phóng lò xo nén trong thiết bị ngắt, và đóng nhanh van cô lập nếu vượt quá nhiệt độ giới hạn cao đặt trước. Loại điều khiển tự hành đặc biệt này có thêm ưu điểm: a. Có thể tích hợp công tắc vi để báo từ xa khi vận hành. b. Tốt nhất là phải đặt lại thủ công, yêu cầu nhân viên đến ứng dụng và xác định nguyên nhân gây ra vấn đề.
2. Bộ truyền động điện lò xo-đóng mà tín hiệu quá nhiệt sẽ ngắt nguồn điện và van sẽ đóng. Điều này có thể đi kèm với báo động.
3. Bộ truyền động khí nén lò xo-đóng mà tín hiệu quá nhiệt sẽ khiến khí vận hành thoát khỏi bộ truyền động. Điều này có thể đi kèm với báo động. Ứng dụng: Dịch vụ nước nóng sinh hoạt (DHWS) cung cấp nước nóng đa dụng cho người dùng như bệnh viện, nhà tù và trường học. Lưu ý:
4. Có thể có yêu cầu pháp lý rằng ngắt nhiệt độ cao phải hoàn toàn độc lập. Điều này có nghĩa là thiết bị ngắt nhiệt độ cao phải hoạt động trên van riêng.
5. Nói chung, van ngắt nhiệt độ cao sẽ là cỡ ống, vì cần giảm áp suất thấp qua van khi mở.