Kur ir labākā vieta, kur ievietot temperatūras sensoru tvertnē?

Šķidruma apkures sistēmās parasti notiek dīvaina lieta: kontrolleris rāda 70 grādus, bet pārnēsājamais termometrs, kas ievietots kaut kur citur tvertnē, rāda ļoti atšķirīgu rādījumu. Šī atšķirība liek jums uzreiz apšaubīt precizitāti un kontroli. Vairumā gadījumu abi lasījumi ir pareizi. Temperatūras gradienti tvertnes iekšpusē un, precīzāk, temperatūras sensora atrašanās vieta, ir tas, kas rada neatbilstību.

Tas ir normāli, ja, karsējot šķidrumus, pastāv temperatūras atšķirības.
Nevajadzētu pieņemt, ka tvertnēs, kurām nav aktīvas cirkulācijas, temperatūra ir vienāda. Šķidrumi dabiski sadalās slāņos, jo siltāki šķidrumi kļūst mazāk blīvi un paceļas, bet vēsāki šķidrumi nogrimst. Tas liek temperatūrai paaugstināties un pazemināties vertikālā virzienā, it īpaši, ja ir ieslēgts siltums vai tiek izmantoti lokāli apkures avoti, piemēram, iegremdējamie sildītāji.

Var būt vairāku grādu atšķirības starp apgabalu pie sildītāja, lielapjoma šķidruma un tvertnes sienām pat tvertnēs, kas nav ļoti lielas. Tātad jebkurš temperatūras rādījums parāda tikai apstākļus konkrētajā punktā. Tādējādi vadības sistēma ir tik precīza, cik precīzi sensora izvietojums atbilst reālajai procesa vajadzībām.

Sensora novietojums nosaka, kas tiek kontrolēts.
Temperatūras regulators nekontrolē "tvertni" kopumā. Tas uztur sensora temperatūru pareizajā līmenī. Sistēma var būt stabila, taču tā joprojām nav piemērota lietojumam, ja šis mērījumu punkts neatspoguļo procesa izšķirošo stāvokli.

Šī atšķirība ir īpaši svarīga ķīmisko vielu tvertnēs, kurās satura sildīšanai izmanto PTFE iegremdēšanas caurules. Šīs caurules ir ļoti izturīgas pret koroziju, taču tās var neļaut šķidrumiem brīvi cirkulēt. Šāda veida sistēmās sensoru novietošana ir stratēģiska dizaina izvēle, nevis tikai pamata uzstādīšanas detaļa.

Izplatītas vietas sensoru ievietošanai un to plusi un mīnusi
Kopēja vieta, kur to novietot, atrodas netālu no apkures caurules. Šai pozīcijai ir ātrs reakcijas laiks, jo sensors uztver temperatūras izmaiņas praktiski uzreiz pēc sildītāja jaudas maiņas. No kontroles viedokļa tas var izraisīt uzvedību, kas ir stabila un atsaucīga. Bet izmērītā temperatūra parasti ir augstāka par beztaras šķidruma temperatūru, it īpaši, kad tas uzsilst. Tas var likt regulatoram pārāk ātri pārtraukt strāvas padevi, kas nozīmē, ka tvertne būs zemāka par paredzēto vidējo temperatūru.

Vēl viena tipiska vieta ir tuvu tvertnes sienai. Tā kā siltums izplūst gaisā, sienas{1}}sensori mēdz nolasīt zemākas temperatūras. Reakcijas laiks ir garāks, taču dati var būt precīzāki par sistēmas aukstāko reģionu. Šo metodi dažreiz izmanto, ja galvenais mērķis ir novērst aukstu plankumu veidošanos vai nodrošināt zemu procesa temperatūru. Problēma ir tāda, ka vadības reakcija ir lēnāka un pastāv iespēja, ka zonas ap sildītāju kļūs pārāk karstas.

Sensora ievietošana sūknētā cirkulācijas kontūrā ir regulētāka pieeja. Šajā iestatījumā šķidrums tiek pastāvīgi ņemts no tvertnes, pārvietots pa sensoru un pēc tam nosūtīts atpakaļ. Mērījums parāda tvertnes satura sajaukumu, kas ievērojami samazina stratifikācijas efektu. Šī pieeja sniedz stabilu tilpuma temperatūras novērtējumu, un to bieži izmanto lielākos vai sarežģītākos procesos. Kompromiss-ir tāds, ka sistēma būs sarežģītāka un maksās vairāk.

Izvietojuma izvēle atbilstoši kontroles mērķiem
"Labākā" vieta sensoram ir atkarībā no tā, kas temperatūras kontroles sistēmai ir jāaizsargā vai jāuzlabo. Ja jutīga daļa vai reakcija notiek sildītāja tuvumā, iespējams, vislabāk ir ievietot sensoru, pat ja tas nerāda vidējo tvertnes temperatūru. Ideja šeit ir aizsargāt teritoriju, nevis to vienmērīgi sildīt.

Ja produkta kvalitāte ir atkarīga no šķidruma temperatūras kopumā, labāka ir vieta, kas parāda beramkravas apstākļus. Tas parasti ietver sensora novietošanu tālāk no sildītāja un tuvāk vietām, kur notiek dabiska sajaukšanās. Ja tvertnēs notiek maisīšana, sensora ievietošana maisītāja galvenajā plūsmas maršrutā parasti dod labus rezultātus.

Situācijās, kad drošība ir svarīga, sensoru izvietojums pirmajā vietā var būt sliktākais{0}}gadījums. Vadības sistēma reaģēs piesardzīgi, ja mērīsit siltāko vai aukstāko punktu atkarībā no riska.

Vienmērīgai sildīšanai ir nepieciešams vairāk nekā tikai sensora regulēšana.
Novietojot sensorus pareizajās vietās, temperatūras atšķirības netiks novērstas. Sistēmās, kurām nepieciešama ļoti precīza temperatūras vadība, vadības stratēģijai ir jādarbojas ar mehānisko un termisko dizainu. Viens no labākajiem veidiem, kā atbrīvoties no noslāņošanās, ir visu maisīt, izmantojot mehāniskos maisītājus vai sūknēšanas cirkulāciju.

Svarīgs ir arī sildītāja izvietojums. Vairāku PTFE sildīšanas cauruļu izmantošana, kas izkliedēta pa visu tvertni, palīdz līdzsvarot siltuma padevi un samazināt karstos punktus. Zemāks virsmas jaudas blīvums, kas sadalīts lielākā reģionā, padara temperatūras atšķirības sildītāja virsmas tuvumā vēl mazākas.

Dažos rūpnieciskajos dizainos tiek izmantoti vairāk nekā viens sensors. Viens sensors var pārvaldīt sildītāja jaudu, bet cits var sekot līdzi drošības vai kvalitātes kontroles zonai. Šī metode atzīst, ka viens mērījumu punkts nevar parādīt visus apstākļus sarežģītā sistēmā.

Uzstādīšanas padomi reālai dzīvei
No uzstādīšanas viedokļa jāņem vērā arī sensoru pieejamība un aizsardzība. Lai nodrošinātu, ka sensori kalpo ilgu laiku, tiem jābūt apvalka materiāliem, kas darbojas ar kodīgiem šķidrumiem, piemēram, PTFE vai pareiziem sakausējumiem. Korozija vai pārklājuma uzkrāšanās var izraisīt sensoru sliktu darbību, ko var sajaukt ar izvietojuma problēmām.

Termiskais pieskāriens ir tikpat svarīgs. Lai novērstu gaisa spraugas, kas palielina mērījumu papildu nobīdi un samazina precizitāti, sensori, kas ievietoti termolokā vai kabatās, ir rūpīgi jāuzstāda.

Secinājums
Temperatūras atšķirības tvertnē ir parasts temperatūras gradientu rezultāts, nevis brīdinājums, ka iekārta ir bojāta. Sensora izvietojums nosaka, kura procesa sastāvdaļa tiek regulēta, un tai jāatbilst lietojumprogrammas patiesajam mērķim. Procesiem, kuriem nepieciešama ļoti vienmērīga temperatūra, vislabākais risinājums ir rūpīgi iestatīt sensorus, efektīvi plūst šķidrumus un izkliedēt sildītājus. Iegremdējamās apkures sistēmās temperatūras mērīšanas vietas pārzināšana un kontrole ir tikpat svarīga kā siltuma iegūšanas kārtība.