Solução de problemas de controle errático de temperatura com tubos de aquecimento PTFE

A temperatura do banho está em todos os lugares, às vezes ultrapassando os 20 graus, às vezes lutando para atingir o ponto de ajuste. O tubo de aquecimento PTFE parece estar funcionando, mas há algo errado com o circuito de controle. Por onde começo a procurar?
A estabilidade da temperatura é um esporte de equipe. Se um jogador falhar, toda a equipe sofre. Um sistema de tubo de aquecimento PTFE consiste em três componentes que devem funcionar em perfeita harmonia: o sensor de temperatura (termopar ou RTD), o controlador (normalmente PID) e o aquecedor. O sensor são os olhos do sistema-se ele vê errado, o sistema erra. O controlador lê os sinais e altera a alimentação do tubo. O aquecedor fornece a própria energia. Um problema em um link apresenta os mesmos sintomas: flutuações irregulares de temperatura, ultrapassagem ou resposta atrasada. O tubo em si geralmente não é o problema, pois a própria bainha de PTFE é quimicamente inerte e termicamente sensível. Um diagnóstico sistemático quase sempre detectará um problema no sensor, na fiação, no ajuste, na fonte de alimentação ou na degradação parcial do elemento.
Comece com o sensor, o culpado mais comum. Verifique se o tipo de sonda é compatível com a entrada do controlador (termopar Tipo J ou K, RTD Pt100). A ponta do sensor deve estar totalmente imersa no fluido que flui e a pelo menos 5–10 cm de distância da superfície de aquecimento e da parede do tanque. Um sensor em contato com o tubo de PTFE ou com o fundo do tanque detectará a temperatura da superfície e não a temperatura do fluido a granel e o controlador poderá ultrapassar ou oscilar. Compare o valor exibido com um termômetro de referência calibrado independente na mesma zona. Sensor com desvio superior a 2 graus (sinal de envelhecimento do sensor ou perda de calibração). Em seguida, verifique a fiação do sensor. Parafusos terminais soltos, contatos corroídos ou fios de extensão danificados podem fornecer sinais intermitentes que o controlador interpretará como variações rápidas de temperatura. Reinstale todas as conexões e substitua qualquer cabo que esteja descolorido ou frágil.

O sensor agora está confirmado. Passe para o controlador. Grande parte do comportamento caótico se deve ao mau ajuste do PID. Muito ganho proporcional causa overshoot e oscilação; muita ação integral torna o sistema lento para corrigir compensações. Os controladores modernos possuem funcionalidade de-ajuste automático. Execute o ajuste-automático com o banho em nível operacional e carga regulares, com agitação em execução. O controlador calcula e carrega novas configurações de PID específicas para a massa térmica real e a perda de calor do sistema. Ajuste-automático e percorra um aquecimento completo-. A temperatura deve atingir suavemente o ponto de ajuste e estabilizar dentro de ±1–2 graus sem oscilação. Grandes oscilações são comuns se o controlador for um simples termostato liga/desliga em vez de PID devido à histerese. A melhor solução a longo prazo é atualizar para um controlador PID completo.
Então parecem ocorrer problemas de fornecimento de energia. Os tubos de aquecimento de PTFE são cargas resistivas e a saída é função do quadrado da tensão. A potência do aquecedor irá variar consideravelmente se o fornecimento variar em mais de +- 10%, o que é comum em instalações com grandes cargas intermitentes. Registre a tensão da linha por um período de 30-minutos, incluindo atividades típicas da planta, usando um voltímetro-de registro de dados ou um analisador de qualidade de energia. Se a variação for persistente, você precisará de um regulador de tensão ou de um circuito especializado. Finalmente, teste o próprio elemento de aquecimento. Um tubo com falha parcial ainda pode consumir corrente, mas devido a pontos quentes ou seções de fio danificadas dentro do isolamento de MgO, pode fornecer energia irregular ou reduzida. Compare o tempo de aquecimento da temperatura ambiente até a temperatura operacional conforme observado com a linha de base original registrada no comissionamento. Um tempo de rampa mais longo ou incapacidade de atingir a temperatura total sob carga sugere deterioração do elemento. Nessas circunstâncias, faça um teste de resistência de isolamento e substitua o tubo se necessário.
Muitas vezes o problema é resolvido com um reparo prático e não com a substituição de hardware. Instale o sensor em um poço termométrico para fornecer proteção mecânica e calcular a temperatura média do fluido. Coloque o poço termométrico em uma região bem{2}}misturada, longe dos fluxos de entrada ou saída. Para sistemas com níveis de líquido variados, um intertravamento de nível baixo deve ser adicionado para evitar aquecimento até que o sensor seja submerso. É muito mais provável recuperar o controle estável com esses pequenos ajustes do que com a troca do próprio tubo de PTFE.
O tubo de aquecimento raramente conduz a uma temperatura instável. A inspeção sistemática do sensor, controlador e fonte de alimentação normalmente permite que os usuários restaurem o controle estável sem substituir o tubo. O sensor são os olhos do sistema. Se detectar algo errado, o sistema age de forma inadequada." Uma técnica sistemática, testando cada link na malha de controle, isola rapidamente o motivo real, retorna o banho à tolerância rígida e elimina substituições desnecessárias de aquecedores. Isso resulta em temperatura de processo constante, maior vida útil do equipamento e menos tempo de inatividade durante a produção.