Kako se termoparovi s dva-elementa koriste za simultanu kontrolu i sigurnosne funkcije?

Grijaća ploča treba osjetljivu kontrolu temperature za preciznu obradu i oprezno, ožičeno sigurnosno isključivanje kako bi se spriječio toplinski bijeg. Termoelement s dva-elementa kombinira dvije funkcije u jednoj sondi, čime se pojednostavljuje instalacija, a istovremeno osigurava čvrsta funkcionalna neovisnost između funkcija upravljanja i zaštite.

Struktura termopara s dva-elementa
Sigurnosni raspored grijaće ploče s termoelementom s dvostrukim elementom koristi sondu s dva potpuno neovisna senzorska spoja. Elementi su električni odvojeni jedan od drugoga, a opet zatvoreni u jednom zaštitnom metalnom omotaču.

Svaki senzorski element stvara vlastiti termoelektrični napon i radi kao jedan mjerni instrument. Termoelement s dva -elementa općenito se označava s "D" u broju dijela kako bi se ukazalo na prisutnost dva spoja unutra.

Ova struktura omogućuje upotrebu jedne fizičke instalacijske točke za dva različita mjerna kruga bez-razgovaranja.

Funkcionalno odvajanje: Sigurnost nasuprot kontroli
PID kontrolna petlja
PID regulator temperature je pričvršćen na jedan od elemenata termopara. Ovaj regulator stalno prilagođava snagu grijača kako bi se postigla odgovarajuća procesna temperatura prema povratnoj informaciji iz spoja detekcije.

Kontrolna petlja je dinamična i vođena algoritmom. Optimizacija parametara kao što su proporcionalno pojačanje, integralni odziv i prigušenje izvedenice vrši se kako bi regulacija temperature bila stabilna i točna.

Neovisni sigurnosni krug
Drugi element termoelementa služi kao sigurnosni nadzorni uređaj. Povezan je s posebnim uređajem za zaštitu od previsoke temperature, često sigurnosnim relejem ili temperaturnim limitatorom.

Za razliku od PID regulatora, ovaj sigurnosni uređaj ne ovisi o kompliciranoj logici ili softveru. Uspoređuje zabilježenu temperaturu s unaprijed postavljenom temperaturom putovanja umjesto . Ako se dosegne granica, relej će automatski isključiti grijaće elemente.

A ovaj lijepi paket odvaja mozak od odgovora. Kontrolni sustav je odgovoran za performanse procesa, dok je sigurnosni krug izravan i odlučujući zaštitni sustav.

Tolerancija na pogreške i neovisnost
Važna značajka pristupa sigurnosnoj grijaćoj ploči za upravljanje termoparom s dva elementa je potpuna neovisnost dvaju senzorskih kanala.

Kvar PID regulatora ne utječe na sigurnosni krug

Problem s ožičenjem u regulacijskom krugu ne utječe na sigurnosni element

Pomak ili degradacija jednog dijela senzora ne odnosi se na drugi

Sigurnosni krug je namjerno jednostavan – često se naziva "glup, ali potpuno pouzdan. Manje je složen i stoga izdržljiviji. Ako kontrolni sustavi gornje razine zakažu, oni će i dalje poduzeti zaštitnu akciju".

Ova arhitektura nudi visoku razinu funkcionalne sigurnosti bez potrebe za zasebnim instalacijama termoelementa, čime se mehanička složenost i potencijalni putovi curenja u zatvorenim sustavima smanjuju na minimum.

Primjene industrijskih toplinskih sustava
Termoparovi s dva -elementa obično se koriste u aplikacijama koje zahtijevaju preciznu kontrolu i odvojeno sigurnosno isključivanje. Neki tipični primjeri su:

Industrijske peći

Sterilizatori.

Grijane ploče i preše

Oprema za kemijsku obradu.

Kombinacija kontrole i sigurnosti u jednoj sondi smanjuje složenost dizajna sustava u takvim kontekstima, ali je i dalje u skladu sa sigurnosnim standardima.

Problemi dizajna i implementacije
Električna izolacija
Ožičenje i instrumentacija moraju biti dovoljno izolirani kako bi se spriječilo međusobno povezivanje dva elementa termopara. Kako bi se zadržao integritet signala, potrebni su zasebni ulazni kanali, metode zaštite i uzemljenja.

Odabir sigurnosnih releja
Uređaj za-zaštitu od previsoke temperature mora biti ispravno ocijenjen i postavljen. Obično se koriste mehanički ili čvrsti sigurnosni releji sa svojstvima sigurnosti pri kvaru, tako da gubitak snage ili unutarnji kvar uzrokuje isključivanje grijača.

Kalibracija i verifikacija
Kalibraciju svakog elementa termoelementa treba izvesti neovisno, budući da proizvodne tolerancije i izloženost temperaturi mogu proizvesti mala odstupanja. Periodična provjera koristi se za provjeru rade li kontrolni i sigurnosni kanali i dalje točno i brzo.

Zaključci
Termopar s dva-elementa jednostavna je, ali moćna metoda kombiniranja kontrolnih i sigurnosnih funkcija u jedan senzorski uređaj. Dva potpuno neovisna mjerna kanala u jednom kompaktnom obliku omogućuju pouzdanu regulaciju temperature i robusnu zaštitu od-temperature u isto vrijeme.

U dizajnu toplinskih sustava, sigurnost je poboljšana pažljivim odvajanjem upravljanja od zaštite. Ova ideja prikazana je u termoelementu s dva-elementa, koji razdvaja optimizaciju performansi i sprječavanje opasnosti u različite, ali međusobno povezane uloge.