تطبيقات التحكم في درجة الحرارة

يمكن التأثير على التحكم في درجة حرارة العملية باستخدام أجهزة التحكم الكهربائية والهوائية والكهربائية-الهوائية وذاتية الفعل. تفصّل هذه الوحدة بعض التطبيقات الشائعة بما في ذلك أوعية العمليات ومبادلات الحرارة والتحكم الآمن في درجات الحرارة العالية.

هناك عدد من الأسباب لاستخدام أجهزة التحكم التلقائية في درجة الحرارة لتطبيقات البخار:

1. لبعض العمليات، من الضروري التحكم في درجة حرارة المنتج ضمن حدود قريبة لمنع تلف المنتج أو المادة المُعالجة.
2. بخار يتبخر من خزانات الغليان مصدر إزعاج لا ينتج فقط ظروف بيئية غير مريحة، بل يمكن أن يُتلف بناء المبنى. يمكن لأجهزة التحكم التلقائية في درجة الحرارة أن تبقي الخزانات الساخنة فقط أسفل درجة حرارة الغليان.
3. الاقتصاد.
4. جودة وتناسق الإنتاج.
5. توفير في القوى العاملة.
6. التحكم بالراحة، للتدفئة المكانية.
7. السلامة.
8. لتحسين معدلات الإنتاج في العمليات الصناعية. يجب مطابقة نظام التحكم في درجة الحرارة المستخدم مع النظام، وأن يكون قادرًا على الاستجابة للتغيرات في حمولة الحرارة. على سبيل المثال:

تحكم درجة الحرارة ذاتي التشغيل المباشر

الوصف يستخدم تحكم درجة الحرارة ذاتي التشغيل المباشر تمدد السائل في مستشعر وشعيرات دموية لتغيير موضع الصمام. المزايا:

1. منخفض التكلفة.
2. صغير الحجم.
3. سهل التركيب والتشغيل.
4. تركيب حرفة واحدة.
5. متين جدًا وموثوق للغاية.
6. يتحمل ظروف البخار غير المثالية والحجم الزائد.
7. مبدأ ذاتي الفعل يعني عدم الحاجة إلى طاقة خارجية.
8. بسيط في الحجم والاختيار.
9. العديد من الخيارات متاحة، مثل أطوال مختلفة للشعيرات الدموية ونطاقات درجات الحرارة. العيوب:
10. التحكم “مستقل”، ولا يمكنه التواصل مع مُتحكِّم عن بُعد أو PLC (وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة)، على الرغم من أن قاطع درجة الحرارة العالية قد يُرسل إشارة إغلاق عبر مُحول.
11. أحجام محدودة.
12. تصنيفات ضغط محدودة.
13. تخفيض محدود.
14. تميل المستشعرات أن تكون أكبر بكثير من المكافئات الهوائية والإلكترونية وأبطأ في الاستجابة. التطبيقات: تشمل التطبيقات تلك ذات معدلات التدفق المنخفضة والمستمرة:
15. أوعية ذات جاكيت صغيرة.
16. خطوط التتبع.
17. مكابس الكي.
18. خزانات صغيرة.
19. أحواض الأحماض.
20. مسخنات تخزين صغيرة.
21. بطاريات تسخين صغيرة.
22. مسخنات وحدوية. ملاحظة: يتأثر النطاق التناسبي بحجم الصمام.

الوصف يستخدم مُتحكِّم درجة الحرارة ذاتي التشغيل بالمرحل تمدد السائل في مستشعر وشعيرات دموية لتشغيل صمام مرحل، الذي يُغيّر بدوره موضع الصمام الرئيسي. المزايا:

1. سهل التركيب والتشغيل.
2. تركيب حرفة واحدة.
3. متين جدًا.
4. مبدأ ذاتي الفعل يعني عدم الحاجة إلى طاقة خارجية.
5. بسيط في الحجم والاختيار.
6. تعديل عن بُعد (خيار).
7. يمكن تشغيله وإيقافه (خيار).
8. نقطة ضبط مزدوجة (خيار). العيوب:
9. التحكم “مستقل”، ولا يمكنه التواصل مع PLC.
10. تclearances صغيرة داخل جسم الصمام تعني أن البخار يجب أن يكون نظيفًا وجافًا لضمان طول العمر، لكن يمكن تحقيق ذلك بسهولة بتركيب مُفاصِل ومصفي قبل الصمام.
11. تحكم تناسبي فقط، ومع ذلك، الإزاحة التناسبية أصغر بكثير من أجهزة التحكم ذاتية الفعل المباشرة. التطبيق:
12. أوعية ذات جاكيت.
13. خطوط التتبع.
14. خزانات.
15. أحواض الأحماض.
16. مسخنات مياه ساخنة للتخزين.
17. بطاريات تسخين.
18. مسخنات وحدوية. ملاحظة:
19. تميل نطاقات درجات حرارة المُتحكِّمات إلى أن تكون أضيق من أجهزة التحكم ذاتية الفعل المباشرة.
20. يجب أن يتضمن التركيب مصفي ومُفاصِل.

التحكم الهوائي في درجة الحرارة

الوصف قد تتضمن أنظمة التحكم هذه:

• وظائف P + I + D لتحسين الدقة تحت ظروف الحمولة المتغيرة.
• نقطة/نقاط ضبط، قد تُعدَّل عن بُعد. المزايا:

1. دقيق جدًا ومرن.
2. لا يوجد حد لحجم الصمام ضمن حدود نطاق الصمام.
3. نسبة تخفيض ممتازة.
4. مناسب للبيئات الخطرة.
5. لا حاجة إلى إمداد كهربائي.
6. تشغيل سريع يعني أنها تستجيب بشكل جيد للتغيرات السريعة في الطلب.
7. قوية جدًا، وقادرة على التعامل مع الفوارق العالية في الضغط. العيوب:
8. أغلى من أجهزة التحكم ذاتية الفعل المباشرة.
9. أكثر تعقيدًا من أجهزة التحكم ذاتية الفعل المباشرة. التطبيق:
10. تلك التي تحتاج إلى تحكم دقيق وثابت في درجة الحرارة.
11. ذات معدلات تدفق متغيرة وعالية، و/أو ضغط أعلى متغير.
12. التي تتطلب أمانًا جوهريًا. ملاحظة:
13. يلزم توفير هواء نظيف وجاف.
14. يلزم عادة موضع صمام إلا في أصغر وأبسط التطبيقات. يُطرد الهواء باستمرار من الموضع والمُتحكِّم، وهناك حاجة للتأكد من أن تدفق الهواء الساكن هذا مقبول للبيئة المحيطة.
15. يلزم عمالة ماهرة لتركيب المعدات، وفنانون للمعايرة والتشغيل.
16. التحكم “مستقل”، ولا يمكنه التواصل مباشرة مع PLC.
17. يجب دائمًا مراعاة نمط الفشل. على سبيل المثال، “نابض-للقفل” عند فشل الهواء هو الطبيعي في أنظمة التدفئة بالبخار، “نابض-لفتح” هو الطبيعي في أنظمة التبريد.

التحكم الكهربائي-الهوائي في درجة الحرارة

الوصف قد تتضمن أنظمة التحكم هذه:

• وظائف P + I + D لتحسين الدقة تحت ظروف الحمولة المتغيرة.
• نقطة/نقاط ضبط قد تُعدَّل عن بُعد، مع إمكانية التدرج بين نقاط الضبط. المزايا:

1. دقيق جدًا ومرن.
2. تعديل وقراءة عن بُعد.
3. لا يوجد حد لحجم الصمام ضمن حدود نطاق الصمام.
4. نسبة تخفيض ممتازة.
5. تشغيل سريع يعني أنها تستجيب بشكل جيد للتغيرات السريعة في الطلب.
6. قوية جدًا، وقادرة على التعامل مع الفوارق العالية في الضغط. العيوب:
7. أغلى من أجهزة التحكم ذاتية الفعل أو الهوائية.
8. أكثر تعقيدًا من أجهزة التحكم ذاتية الفعل أو الهوائية.
9. إمداد كهربائي مطلوب. التطبيق:
10. تلك التي تحتاج إلى تحكم دقيق وثابت في درجة الحرارة.
11. ذات معدلات تدفق متغيرة وعالية، و/أو ضغط أعلى متغير. ملاحظة:
12. يلزم توفير هواء نظيف وجاف.
13. يلزم عمالة ماهرة لتركيب المعدات، وفنانون كهربائيون لمصادر الطاقة، وفنانون للمعايرة والتشغيل.
14. يمكن أن يكون جزءًا من نظام تحكم متطور يتضمن PLC ومسجلات الرسم البياني وأنظمة SCADA.
15. يجب دائمًا مراعاة نمط الفشل. على سبيل المثال، “نابض-للقفل” عند فشل الهواء هو الطبيعي في أنظمة التدفئة بالبخار، “نابض-لفتح” هو الطبيعي في أنظمة التبريد.
16. من المرجح أن يكون نظام التحكم الأكثر شيوعًا - يجمع بين تطور الإلكترونيات وسرعة/قوة الهواء.

التحكم الكهربائي في درجة الحرارة

الوصف قد تتضمن أنظمة التحكم هذه:

• وظائف P + I + D لتحسين الدقة تحت ظروف الحمولة المتغيرة.
• نقطة/نقاط ضبط، التي قد تُعدَّل عن بُعد. المزايا:

1. يمكن لكل من المُتحكِّم ومحرك الصمام التواصل مع PLC.
2. لا حاجة إلى إمداد هواء مضغوط. العيوب: سرعة المحرك البطيئة نسبيًا تعني أنها مناسبة فقط للتطبيقات التي تتغير فيها الحمولة ببطء. التطبيق: التدفئة المكانية لمساحات كبيرة. على سبيل المثال؛ مستودعات، ورش عمل، حظائر طائرات، إلخ. ملاحظة:
3. السلامة: إذا فُقدت الطاقة الكهربائية، لن يتغير موضع الصمام ما لم يُستخدم محرك نابض إرجاع.
4. محركات نابض الإرجاع مكلفة وضخمة ولا يمكنها إلا إغلاق כנגד ضغط محدود.

التحكم في درجة الحرارة (احتمالات أخرى) – محطة تحكم متوازية درجة الحرارة

الوصف يمكن استخدام الترتيب الموضح في الشكل 8.2.6 حيث تكون النسبة بين أقصى وأدنى معدلات تدفق (تخفيض التدفق) أكبر من الحد الأقصى المسموح به لصمام التحكم في درجة الحرارة الفردي. على سبيل المثال، إذا كان تطبيق معين يجب أن يُسخن إلى درجة حرارة التشغيل بسرعة كبيرة، لكن حمولة التشغيل صغيرة، وظروف المعدات تتطلب استخدام أجهزة التحكم ذاتية الفعل. للب satisfy للتطبيق:

1. يُختار أولاً صمام ومُتحكِّم يمكنهما تلبية حمولة التشغيل، ويُضبط على درجة الحرارة المطلوبة.
2. يُختار صمام ومُتحكِّم ثانيان، قادران على تزويد الحمولة الإضافية للتسخين الأولي، ويُضبطان على درجتين أقل من صمام “حمولة التشغيل”. من المرجح أن يكون هذا الصمام أكبر من صمام حمولة التشغيل. مع هذا التكوين:
3. عندما تكون العملية باردة، يكون كلا صمامي التحكم مفتوحين، مما يسمح بمرور كمية كافية من البخار لرفع درجة حرارة المنتج ضمن الفترة الزمنية المطلوبة.
4. عندما تقترب العملية من درجة الحرارة المطلوبة، سيعمل صمام “التسخين الأولي” على الإغلاق التدريجي، تاركًا صمام “حمولة التشغيل” للتحكم والحفاظ على درجة الحرارة.

التحكم الآمن في درجات الحرارة العالية

الوصف هناك العديد من التطبيقات يكون فيها جهاز قطع حد عالٍ مستقل تمامًا مرغوبًا فيه، أو حتى متطلب قانوني. الخيارات:

1. تحكم ذاتي الفعل، حيث يُطلق تمدد السائل نابضًا مضغوطًا في وحدة القطع، ويُغلق صمام العزل بسرعة إذا تجاوزت درجة حرارة الحد الأعلى المُعيَّنة مسبقًا. هذا النوع المحدد من التحكم ذاتي الفعل له مزايا إضافية: أ. يمكن أن يضم مُحول مايكرو لإشارة عن بُعد للتشغيل. ب. من الأفضل أن يكون بحاجة إلى إعادة ضبط يدوية، مما يتطلب من الأفراد زيارة التطبيق والتحقق من سبب المشكلة.
2. محرك كهربائي بنابض-لقفل حيث ستقطع إشارة درجة الحرارة الزائدة إمداد الكهرباء وسيُغلق الصمام. قد يُرافق ذلك إنذار.
3. محركات هوائية بنابض-لقفل حيث ستسبب إشارة درجة الحرارة الزائدة تحرير الهواء التشغيلي من المحرك. قد يُرافق ذلك إنذار. التطبيق: خدمات المياه الساخنة المنزلية (DHWS) التي تزود مياه ساخنة للاستخدام العام للمستخدمين مثل المستشفيات والسجون والمدارس. ملاحظة:
4. قد يكون هناك متطلب قانوني لأن يكون قاطع درجة الحرارة العالية مستقلًا تمامًا. هذا يعني أن جهاز قطع درجة الحرارة العالية يجب أن يعمل على صمام منفصل.
5. عمومًا، سيكون صمام قطع درجة الحرارة العالية بحجم الخط، حيث يكون انخفاض الضغط منخفضًا عبر الصمام عندما يكون مفتوحًا.