電伴熱帶控制與監(jiān)控的發(fā)展資料由優(yōu)質(zhì)電伴熱帶廠家為您提供，歡迎來(lái)電咨詢有關(guān)電伴熱帶控制與監(jiān)控的發(fā)展周邊問(wèn)題，或保溫防凍電伴熱系統(tǒng)安裝設(shè)計(jì)成套咨詢。

引言隨著工業(yè)化的進(jìn)步，工廠管道的伴熱和保溫隨著技術(shù)的進(jìn)步而變化，但過(guò)程相對(duì)緩慢，直到20世紀(jì)70年代和80年代才迎來(lái)大發(fā)展。在此之前，蒸汽伴熱或熱油伴熱幾乎是專用的，但電伴熱的比例一直在緩慢增加，現(xiàn)在北美電伴熱的比例已經(jīng)超過(guò)三分之一。中國(guó)電伴熱技術(shù)起步較晚，約占工業(yè)領(lǐng)域電伴熱市場(chǎng)的25%。蒸汽伴熱仍然主導(dǎo)著市場(chǎng)部分原因是一些企業(yè)有現(xiàn)成的工業(yè)鍋爐，蒸汽相對(duì)容易獲得，成本低。與蒸汽伴熱相比，電伴熱具有無(wú)噪音、無(wú)污染、免維護(hù)、可控性強(qiáng)等無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。本文重點(diǎn)介紹了電伴熱控制與監(jiān)控的發(fā)展及前景。2控制與監(jiān)控的區(qū)別雖然電伴熱只占整個(gè)化工廠投資的一小部分，但一旦出現(xiàn)伴熱問(wèn)題，管道凍結(jié)或維護(hù)溫度異常，工廠就無(wú)法正常運(yùn)行。系統(tǒng)的可靠性取決于所有部件的可靠性。如果這些組件是串聯(lián)的，那么系統(tǒng)的所有組件都必須正常工作。這種情況被稱為“控制”如果在電伴熱系統(tǒng)中增加控制系統(tǒng)，由于控制系統(tǒng)和伴熱系統(tǒng)是串聯(lián)的，它們必須同時(shí)工作，因此伴熱系統(tǒng)的可靠性會(huì)降低。監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)并行系統(tǒng)。如果監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將不會(huì)影響?yīng)毩㈦姛岣櫹到y(tǒng)的運(yùn)行。例如，如果摩托車的燃油表壞了，它不會(huì)影響它的速度。因此，當(dāng)報(bào)警燈出現(xiàn)故障時(shí)，斷路器不應(yīng)跳閘假設(shè)電伴熱系統(tǒng)的可靠性為99%，監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性為95%如果監(jiān)測(cè)獨(dú)立于電伴熱，電伴熱將在99%的時(shí)間內(nèi)正常工作，其余1%的故障將由監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到95%，即系統(tǒng)的可靠性等于99%加0.95%，即99.95%如果控制和監(jiān)測(cè)是串聯(lián)的，伴熱和控制必須工作，那么只有95%和99%可以倍增，導(dǎo)致94%的可靠系統(tǒng)時(shí)間因此，有必要確保監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立于控制系統(tǒng)，以便在添加監(jiān)控系統(tǒng)后獲得期望的高可靠性。3目前電伴熱控制的主要方法3.1自動(dòng)調(diào)節(jié)伴熱線

自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)起源于美國(guó)20世紀(jì)60年代末，美國(guó)Chemelex公司首次將輻射交聯(lián)技術(shù)應(yīng)用于滲透有碳粒子的聚合物材料，并生產(chǎn)出苐yi種能夠感知溫度變化和調(diào)節(jié)功率輸出的平行結(jié)構(gòu)電熱絲。

圖1顯示了自調(diào)節(jié)電熱絲的功率溫度曲線自調(diào)節(jié)性能取決于管道系統(tǒng)和電熱絲之間的熱平衡，并且沒(méi)有外部控制機(jī)制可用于將管道溫度保持在可接受的誤差范圍內(nèi)。較終管道溫度與環(huán)境溫度相關(guān)，因?yàn)楣艿罍囟扔晒β瘦敵龊凸艿罒釗p失之間的平衡點(diǎn)決定。采用該技術(shù)的并聯(lián)結(jié)構(gòu)自調(diào)節(jié)電熱絲廣泛應(yīng)用于控制精度和能耗要求低的場(chǎng)合自動(dòng)調(diào)節(jié)線也可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的設(shè)計(jì)。穩(wěn)定設(shè)計(jì)是指在較高環(huán)境溫度下，加熱絲持續(xù)通電，管道的較高可能溫度不會(huì)超過(guò)其較高軸承溫度或其他設(shè)計(jì)要求中規(guī)定的溫度。穩(wěn)定設(shè)計(jì)無(wú)需溫控設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)安全。3.2管道感應(yīng)控制管道感應(yīng)控制是基于安裝在管道上的溫度傳感器的反饋信號(hào)的閉環(huán)控制，該反饋信號(hào)輸出到電伴熱電路上的交流接觸器或固態(tài)繼電器相對(duì)而言，這種控制方法是較直接、較準(zhǔn)確的控制方法。但事實(shí)上，不同類型控制器的精度差異很大。傳統(tǒng)的機(jī)械式恒溫器簡(jiǎn)單可靠，但控制精度不理想。溫度傳感器采用連接毛細(xì)管的燈泡，內(nèi)部填充液態(tài)硅樹(shù)脂溫度的變化會(huì)改變開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的輸出狀態(tài)輸出精度一般可達(dá)3 ~ 4℃，同時(shí)，為了避免開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)頻繁動(dòng)作，存在一個(gè)死區(qū)，約為1 ~ 7℃另外，由于控制溫度是由機(jī)械刻度盤設(shè)定的，每個(gè)設(shè)定值的重復(fù)性也有一定的誤差，約為1 ~ 2℃所以，恒溫器本身的誤差并不小。更精確的控制要求必須通過(guò)電子溫度控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。電子恒溫器需要RTD或熱電偶將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)理論上，由于使用了貴金屬鉑電阻，溫度傳感器可以達(dá)到非常高的精度(0.1℃)，但不能指望管道系統(tǒng)也能達(dá)到如此高的精度。首先，為了避免接觸器頻繁的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，必須引入死區(qū)的概念。第二，在遠(yuǎn)離傳感器的管道系統(tǒng)的每個(gè)部分都有相當(dāng)大的絕對(duì)溫差。此外，流體形式、環(huán)境溫度、是否有陽(yáng)光，甚至管道支架的熱膨脹都會(huì)影響管道系統(tǒng)的溫度。3.3環(huán)境溫度控制環(huán)境溫度控制使用RTD或熱電偶來(lái)測(cè)量環(huán)境溫度。當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)定值時(shí)，打開(kāi)所有電熱跟蹤電路這種方法大大降低了控制器和RTD的成本缺點(diǎn)是無(wú)法監(jiān)控每個(gè)電路的溫度，因此能耗將不可避免地增加。這種方法通常適用于防凍保護(hù)3.4比例環(huán)境誘導(dǎo)控制(PASC)作為一種控制方法，始于20世紀(jì)90年代，在寒冷的冬季廣泛應(yīng)用于歐洲。美國(guó)過(guò)去并不太重視這項(xiàng)技術(shù)的推廣，但隨著國(guó)際油價(jià)的飆升，美國(guó)較近也開(kāi)始更加重視這項(xiàng)技術(shù)。我國(guó)能源供應(yīng)形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻，推廣這種節(jié)能技術(shù)將有更廣闊的前景。PASC控制原理示意圖如圖2所示其原理是在環(huán)境溫度控制的基礎(chǔ)上，增加從較低環(huán)境溫度到控制溫度區(qū)間內(nèi)實(shí)時(shí)環(huán)境溫度的比值計(jì)算，從而確定合理的輸出功率占空比和作用周期聚天冬氨酸特別適用于防凍保護(hù)。因?yàn)榕鋵?duì)導(dǎo)線的輸出功率是根據(jù)一個(gè)區(qū)域的極端較低環(huán)境溫度設(shè)計(jì)的，即使溫度低于設(shè)定的控制值(假設(shè)為5℃)，輸出功率在大多數(shù)情況下都會(huì)超過(guò)防凍液所需的功率輸出，所以溫度越接近設(shè)定值，節(jié)省的功率就越多。3.5除上述方法外，其他控制方法包括比例控制。其意義在于用固態(tài)繼電器取代接觸器，并通過(guò)控制它們每秒的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)更精確的控制。實(shí)際上，真正的意義在于消除死區(qū)造成的誤差PID控制是經(jīng)典控制理論的貢獻(xiàn)，采用模擬輸出。然而，眾所周知，管道溫度控制系統(tǒng)的誤差并不在于控制算法和RTD本身，所以這方面的所有努力都是徒勞的和不可取的。新技術(shù)在電伴熱控制系統(tǒng)中的應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)監(jiān)控的要求也日益提高。隨著集散控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，對(duì)實(shí)現(xiàn)集中訪問(wèn)所有控制信息的要求越來(lái)越高，分布式結(jié)構(gòu)可以顯著提高系統(tǒng)的可靠性。理論上，集散控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有的電氣跟蹤控制和監(jiān)控功能然而，集散控制系統(tǒng)集成商不一定熟悉電伴熱，因此他們需要在編程上花費(fèi)額外的時(shí)間，這對(duì)勞動(dòng)力成本高的國(guó)家來(lái)說(shuō)是不經(jīng)濟(jì)的。隨著技術(shù)的進(jìn)步，軟硬件的不斷發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展也相當(dāng)成熟。專業(yè)人士正在開(kāi)發(fā)一種更先進(jìn)、更具成本效益的控制系統(tǒng)。下面討論基于泰科的數(shù)字跟蹤系統(tǒng)的控制方案，如圖3所示。其中t是溫度信號(hào)；我是當(dāng)前的信號(hào)；GF是接地故障電流；r是繼電器輸出。圖3所示的系統(tǒng)使用ModBus作為通信協(xié)議，圖中有兩個(gè)控制器。對(duì)于回路數(shù)量多且集中的場(chǎng)合，可以使用NGC-30控制器。NGC-30需要安裝在控制柜中，一個(gè)控制器可以控制五個(gè)回路。NGC-20是安裝在管道上的現(xiàn)場(chǎng)控制器(必須防爆)，屬于單點(diǎn)控制器，更適合控制點(diǎn)分散的場(chǎng)合。它們可以采集管道的溫度信號(hào)、電熱絲的電流值、接地故障電流等信號(hào)。彼此可以通過(guò)RS485線路連接到用戶界面。用戶界面可以是帶有觸摸屏的工業(yè)平板電腦用戶界面的主要功能是設(shè)置所有控制器參數(shù)并起到監(jiān)控作用。當(dāng)用戶界面出現(xiàn)故障時(shí)，所有控制器可以獨(dú)立正常工作，當(dāng)任何一個(gè)控制器出現(xiàn)故障時(shí)，用戶界面可以檢測(cè)并發(fā)出報(bào)警，因此這種“監(jiān)控”獨(dú)立于“控制”，從而大大提高了系統(tǒng)的可靠性近年來(lái)，通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信和管理已成為一種趨勢(shì)。該用戶界面可以通過(guò)以太網(wǎng)端口方便地連接到辦公室的普通PC上，實(shí)現(xiàn)一些先進(jìn)的控制功能，如溫度趨勢(shì)分析、對(duì)大型系統(tǒng)增加批量處理、預(yù)置一些定時(shí)控制命令(見(jiàn)圖4)為了便于管理，更多的用戶可以通過(guò)以太網(wǎng)訪問(wèn)控制系統(tǒng)。從圖中還可以看出，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)處于危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，要么將控制柜以防爆形式放置在現(xiàn)場(chǎng)，要么選擇控制器NGC-20。此時(shí)，NGC-20可以通過(guò)RS485線路直接連接到PC機(jī)上(需要一個(gè)RS485/RS232轉(zhuǎn)換器)結(jié)論限溫器獨(dú)立于控制器，對(duì)電伴熱系統(tǒng)的安全起到額外的保護(hù)作用。它有自己的RTD。一旦測(cè)量值達(dá)到設(shè)定范圍，繼電器將跳閘，并且只能在手動(dòng)復(fù)位后恢復(fù)運(yùn)行。溫度限制器的要求源自德國(guó)，目前僅適用于德國(guó)(所有1區(qū)的不穩(wěn)定設(shè)計(jì)配套線)還不清楚其他歐洲國(guó)家是否會(huì)采納它。美國(guó)目前沒(méi)有這種趨勢(shì)。歐洲的ATEX防爆認(rèn)證指令A(yù)TEX100描述了即使溫度限制器安裝在安全區(qū)域，其功能安全性也需要認(rèn)證，因?yàn)樗刂浦ｋU(xiǎn)區(qū)域的系統(tǒng)

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