Reglarea bipozițională a temperaturii

CAPITOL 1 : INTRODUCERE

Dependența propietăților fizice ale unor substanțe , material sau piese de temperatură , precum și existența unor procese industriale a căror evoluție în timp necesita realizarea unor anumite temperaturi ( de exemplu : cuptoare pentru tratamente termice , cuptoare pentru topirea diverselor material , cazanele cu abur , diverse instalații frigorifice , diverse reactoare chimice sau nucleare etc. ) determină o mare răspândire a sistemelor de reglare automată a temperaturii .

Din punct de vedere al scopurilor urmărite instalațiile tehnologice în care se cere reglarea temperaturii pot fi împărțite în trei grupe mari :

• Instalații tehnologice în care nu are loc transport de căldură către produsul încălzit/răcit ;

• Instalații tehnologice în care are loc transport de căldură de către produsul încălzit/răcit ;

• Instalații tehnologice cu surse interne sau consumatori interni de căldură ;

În categoria instalațiilor tehnologice în care nu are loc transport de căldură către produs se pot încadra diverse cuptoare industriale și instalații frigorifice în care se impune , fie asigurarea unei temperaturi constante în timp , fie realizarea unei variații dorite a temperaturii în conformitate cu prescripțiile tehnologice respective . În asemenea instalații , căldura /frigul necesar regimului dorit de temperatură se obține prin comanda corespunzatoare a unui flux de energie (agent termic )vehiculat prin intermediul unor elemente de execuție corespunzatoare .

Asemenea instalații tehnologice sunt caracterizate prin aceea că se pot considera termic relativ bine izolate , perturbația principală fiind constituită de pierderile de căldură spre exterior sau caldură pătrunsă din exterior .

Reglarea temperaturii în asemenea instalații tehnologice poate fi realizată atât cu regulatoare cu acțiune discontinuă (bi si tripoziționale cu sau fără legi de reglare ) cât și cu reguloatoare discontinue , în funcție de performanțele ce se cer realizate . Asemenea instalații tehnologice se caracterizează prin propietatea de autoreglare .

În categoria instalațiilor tehnologice în care au loc transport de căldură de către produs se pot încadra , de asemenea , o mare varietate de schimbatoare de căldură , cuptoare tunel , de tratamente termice , de uscare , de termofixare etc. , în care fluxurile de lichide , solide sau chiar gazoase vehiculate provoacă o perturbație permanentă importantă printr-un transport de caldură din spațiul de lucru . Regimurile termice necesare se pot obține fie prin arderea unor combustibili lichizi sau gazoși fie prin utilizarea aburului sau a energiei electrice si in asemenea instalatii tehnologice regimul termic prescris poate fi asigurat prin comanda corespunzatoare a unor fluxuri de energie , vehiculate prin intermediul unor elemente de executie corespunzatoare , obiectele reglate respective fiind de asemenea cu autoreglare .

Reglarea temperaturii în asemenea obiecte reglate poate fi asigurată in funcție de performanțele impuse , cu ajutorul regulatoarelor cu acțiune discontinuuă (bi-tripozițioanle cu sau fără lege de reglare ) sau cu ajutorul regulatoarelor continue cu legi de reglare corespunzator adoptate . Uneori se pot folosi chiar regulatoare cu acțiune directă.

Din categoria instalațiilor tehnologice cu surse interne sau consumatori interni de căldură fac parte o mare varietate de procese chimice (reactoare ) , reactoarele nuclearo-electrice și altele .

Asemenea procese pot fi endoterme sau exoterme .În primele se manifestă în general un grad înalt de autoreglare , deci automatizarea acesora nu ridică probleme deosebite în schimb cele din a doua categorie impun luarea unor măsuri specifice , chiar de securitate , datorită unor particularități de desfășurare a proceselor respective .

Se mai cere subliniat un fapt foarte important , valabil pentru toate situațiile prezentate mai sus , anume caracterul indirect al reglării temperaturii , caracter mult mai pregnant decât în cazul reglării altor parametrii (nivel , debit , presiune etc. ) .

Caracterul indirect al reglării temperaturii constă în faptul că temperatura este reglată în locul în care este amplasat elementul sensibil , deși este posibil ca necesitățile unei reglări corecte impun chiar un anumit gradient de temperatură în spațiul repectiv , un anumit gradient de temperatură în piesele tratate etc.

În concluzie , reglarea temperaturii cere multă precauție , deși la prima vedere pare o problemă simplă ! există multe soluții , valabile pentru anumite cazuri particulare , neexistând soluții universal valabile . Unele din aceste soluții cer o analiză atentă a locului de amplasare pentru elementul sensibil , altele reclamă introducerea unor agitatoare pentru omogenizare , altele propun folosirea mai multor elemente sensibile corespunzator amplasate etc. , iar metodele moderne folosesc algoritmi de reglare evoluați : adaptivi , predictivi etc.

Reglarea bipozițională a temperaturii

Descrierea reglării bipoziționale

Este o metodă foarte utilizată de reglare a temperaturii în instalațiile tehnologice care fac parte din primele două categorii de procese .

Se caracterizează prin simplitatea aparaturii și funcționarea economică . Reglarea bipozițională se asigură prin modificarea fluxului de energie sau de masă de la intrarea unei instalații tehnologice , in regim de funcționare « tot sau nimic » sau « mai mult sau mai puțin » , în funcție de abatere .

În cadrul reglării bipoziționale fluxurilor de energie sau de masă de la intrarea proceselor automatizate pot lua teoretic două valori . În schema bloc a reglării bipoziționale a temperaturii prezentată în figura 1 , s-a pus în evidența caracteristică statică a regulatorului bipozițional , comportarea dinamică în general aperiodică de oridin unu sau chiar de ordin superior a instalațiilor tehnlogice în care se reglează temperatură , precum și inerția circuitelor de măsură (reacție ) .