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化工行业:温度控制器的应用

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产品描述

化工行业:

温控器在实验仪器中的应用

YL-6402智能型温度控制仪是一种与热电阻配合使用的自整定PID的调节仪表。它能适应不同的温度控制对象,达到较为理想的控温效果。

在实验行业中,数量比较大的大致有以下几种设备:

1)电热干燥箱;2)鼓风干燥箱;3)恒温水槽;4)电热培养箱;5)真空干燥箱。

在这些设备中,对于1)电热干燥箱;2)鼓风干燥箱;3)恒温水槽相对而言,温度控制比较容易获得比较理想的效果,特别是有些设备的加热功率分几档后,它可以视干燥箱内的物体多少调整加热功率,这更能使温度控制的效果更理想。对于电热功率可以调整的设备,我们仪表的自整定一般放在中间档比较合适。这样,既放宽了温度控制的范围,又使使用中物件增加而有功率余量。

 

对于电热培养箱的温度控制,相对而言比较有难度,这是因为它的用途所决定的。这种设备往往是培养细菌用的,一般控制要求为37±0.5。为了达到这一温度要求,减少温度波动,箱体采用了隔水的方法,如图11。这种方法虽然温度波动小了,但是由于它先加热水,水温再传到箱内二级进行传递,使温度控制系统的热惯性增大,控制难度增加;又因为37本身比较接近环境温度,冬夏两季的温度本身也有几十度的变化。那怕它的放在室内,房间有空调,温度变化十几度还是很正常的。而且这种设备的实际使用过程又不允许温度有较大的过冲量。箱内温度高达3940,细菌就可能被烧死。根据以上要求,对于隔水培养的温度控制要求,我们必须用下降键进行自整定,即采用大微分、小积分时间的控制参数来克服系统的超调,达到较为理想的控制效果。另外,有条件的话,我们可以将系统加以改进,采用二路输入的仪表对水温、箱内温度同时进行控制的方法达到更为理想的控制效果,如图12                   

 

 

 

温度的系统控制框图如图13

 

 


 

其工作原理如下:严格控制水槽温度不超过38,当水槽温度高于38后,不管箱内温度是多少,(由于中途门打开可能箱内温度会很低)仪表二输出将不起作用。这样,假如开门后再关上,也不会因箱体温度降低后产生一个较大的偏差,而使控制输出量很大而使温度过冲,烧坏细菌,如图1415

 

这就是对水温进行钳位(38)的作用。假如有条件将这二仪表做成一个专用仪表,那使用起来更理想。

5)对于真空干燥箱的温度控制的分析:

真空干燥箱因为是真空的,它把热量传递的三大途径:传导、对流、辐射的前二项抑制住了,只剩下辐射热量传递。这使整个温度控制系统的热惯性大大增加,又由于内部真空往往内部的工作区域的温度测量不能与温度控制连接,给温度控制带来了麻烦。其结构如图16所示

其系统框图如17所示。

 

 

 

 


 

 

根据分析我们可以得知,加热圈与传感器的隔离对温度控制曲线和箱体内水银温度计的实际温度曲线将起很大的变化,如下图所示:

 

从上图的比较可以看出:如果传感器距离加热器太近,(图18τ太小,表面上看温度控制精度很高,但实际箱内工作温度要经过很长的时间才能接近设定温度(SP);如果传感器距离加热器太远,(图20τ太大,整个温度控制系统过冲很大,波动也较大,使箱内温度也产生过冲,系统很难稳定,箱内的实际工作温度也很难稳定下来;如果传感器选择了合适的位置,τ适中,使控制温度保持一定的过冲量,让这块过冲部分刚好弥补箱内实际温度的滞后,这样就能达到较为理想的控制效果。

因此,在真空干燥箱的温度控制系统中,选择合理的传感器位置,对缩短箱内实际工作温度达到给定值(SP)的时间,达到较为理想的温度控制效果是至关重要的。

1. 连续电流输出的温控仪控制器调压模块

ND-8430I2控制移相调压模块,加热元件为远红外加热管,我们发现个别系统自整定后的控制效果不理想,温度有波动。经测试后发现,移相调压模块的输入和输出不呈线性关系,如果输入输出呈上抛或下凹曲线,就会引起整个温度控制系统在不同的输出点的系统增益也随之不同如图21所示:

增益高的区域会引起系统振荡(温度波动),增益低的区域会影响控制精度。后来,我们只能降低系统增益来消除系统振荡。

 

具体调整方法是:对PID自整定结束后仍有温度波动的系统,采取将温控仪的比例带(P)再放大1.2~1.5倍的办法来消除振荡,若大于2倍才能稳定的调压模块我们认为线性太差了,会影响低增益区的控制精度,应更换品牌。

电路行业的温度控制类型是相对比较全面的,加热元件五花八门,功率从小到大,从单相加热到三相加热,非常具有代表性。通过举一反三,我们也可以延伸到塑料机械、橡胶机械、包装机械、印刷机械、制药机械等等各种设备电加热控制上,体会更广泛的温度控制乐趣。以上是我们的温度控制仪表和可控硅触发器在电炉行业实际应用的一些体会,欢迎大家参与讨论,有不到之处请指正。

 

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