Il-Misteru Overshoot
Kontrollur tat-temperatura tat-tank tal-pickling tal-aċidu sulfuriku huwa ssettjat għal 60 grad. Waqt is-sħana-up, it-temperatura tal-banju titla' bla xkiel sal-punt tas-sett, imbagħad tkompli titla' għal 67 grad qabel ma jagħlaq il-valv tal-kontroll. L-overshoot jippersisti għal 8-10 minuti sakemm it-telf tat-tkessiħ iġib it-temperatura lura għal 60 grad. Il-kontrollur imbagħad jonqos sa 56 grad qabel ma l-fwar jiġi riammess. Iċ-ċiklu jirrepeti b'amplitudni li tonqos, jistabbilizza wara 45 minuta ta 'kaċċa.
Din l-oxxillazzjoni mhix problema tal-irfinar tal-kontrollur. Il-parametri PID huma ssettjati b'mod korrett. Il-valv ta 'kontroll strokes bla xkiel. Is-sensorju tat-temperatura jirrispondi fi żmien 2 sekondi. Il-kawża ewlenija hija l-iskambjatur tas-sħana innifsu-speċifikament, il-massa termali u l-wiċċ degradanti tat-trasferiment tas-sħana ta 'coil metalliku li jkompli jwassal is-sħana ħafna wara li jingħalaq il-valv tal-fwar.
Il-Mekkaniżmu ta 'Inerzja Termali
Kolja tal-immersjoni metallika imsaħħan bil-fwar-fiha massa sinifikanti ta' azzar jew titanju fit-temperatura ta' saturazzjoni tal-fwar. Meta l-valv ta 'kontroll jagħlaq, il-fluss tal-fwar jieqaf, iżda l-metall sħun ikompli jittrasferixxi s-sħana maħżuna lill-banju. Dan wara-sħana tikkawża t-temperatura żejda.
Is-sħana maħżuna f'coil tal-istainless steel ta' 50 kg f'143 grad hija madwar 2,800 kJ-biżżejjed biex tgħolli 8,000 litru ta' aċidu tal-pickling b'0.3 grad. Dan waħdu ma jispjegax qabża ta' 7 gradi. Il-kontributur akbar huwa l-kondensat miżmum ġewwa l-coil wara li jieqaf il-fluss tal-fwar. Il-kondensat maqbud f'temperatura ta' qrib-saturazzjoni jkompli jikkondensa fuq il-ħitan tat-tubu li jkessaħ, u jirrilaxxa sħana moħbija li l-metall imbagħad iwassal lejn il-banju.
Il-problema tmur għall-agħar hekk kif il-coil tixjieħ. Il-korrużjoni tħaffef il-wiċċ intern, u żżid iż-żamma tal-kondensat fl-asperitajiet tal-wiċċ. L-iskala esterna tnaqqas il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana waqt it-tħaddim normali, li teħtieġ pressjoni tal-fwar ogħla biex tinżamm it-temperatura. Pressjoni tal-fwar ogħla tfisser metall aktar sħun u aktar sħana maħżuna. L-amplitudni tal-overshoot tiżdied matul il-ħajja tas-servizz tal-coil, ħafna drabi tilħaq livelli inaċċettabbli snin qabel il-coil jonqos mekkanikament.
Tabella 1: Fatturi ta' Overshoot tat-Temperatura għal Skambjaturi tas-Sħana Metalliċi vs.
| Overshoot Parametru | Stainless Steel Coil (Ġdid) | Stainless Steel Coil (Età ta' 3 Snin) | Skambjatur tas-Sħana PTFE |
|---|---|---|---|
| Massa tal-metall tal-kolja (kg) | 55 | 48 (telf mill-korrużjoni) | 0 (l-ebda metall) |
| Sħana maħżuna fil-metall f'143 grad (kJ) | 3,080 | 2,690 | 0 |
| Sħana maħżuna fi PTFE/fluworopolimeru (kJ) | 0 | 0 | 180 (massa baxxa, sħana speċifika baxxa) |
| Kondensat miżmum wara l-għeluq tal-valv (kg) | 3-5 | 5-8 (wiċċ imqareb) | 0.2-0.5 (wiċċ lixx, b'enerġija baxxa) |
| Sħana latenti minn kondensat miżmum (kJ) | 6,300-10,500 | 10,500-16,800 | 420-1,050 |
| Amplitudità ta 'qabża tipika (grad) | 3-5 | 6-9 | 0.5-1.5 |
| Ħin biex tistabbilizza wara qabża (min) | 25-35 | 40-55 | 5-10 |
Il-Vantaġġ tar-Rispons Termali PTFE
Skambjatur tas-sħana PTFE jersaq lejn il-problema tal-kontroll tat-temperatura b'karatteristiċi termali fundamentalment differenti. Il-fluworopolimeru għandu densità baxxa (2,200 kg/m³ vs . 8,000 kg/m³ għall-azzar), sħana speċifika baxxa, u l-ebda massa metallika. Il-coil-tubi kollha flimkien mal-headers-jiżen madwar 12-il kg għall-istess dazju ta' tank ta' 8,000 litru. Is-sħana sensibbli maħżuna hija frazzjoni żgħira tal-ekwivalenti metalliku.
Aktar importanti minn hekk, il-wiċċ PTFE ma jżommx kondensat. L-enerġija baxxa tal-wiċċ tikkawża li l-ilma jixxotta u jixxotta aktar milli jixxarrab u jaqbad. Meta l-valv tal-fwar jagħlaq, il-kondensat jitbattal malajr fin-nassa tal-fwar. Il-kontribuzzjoni tas-sħana moħbija għal overshoot titnaqqas bi 80-90%.
Il-konduttività termali aktar baxxa ta 'PTFE, spiss ikkwotata bħala żvantaġġ, issir vantaġġ fil-kontroll tat-temperatura. Il-ħajt tat-tubu jilħaq ekwilibriju termali mal-banju aktar malajr wara l-għeluq tal-fwar minħabba li inqas sħana maħżuna trid tinħela. Il-kostanti tal-ħin għar-rispons termali huwa iqsar minkejja l-konduttività aktar baxxa.
Irfinar tal-Kontrollur għall-Karatteristiċi tal-PTFE
Il-parametri PID ottimizzati għal coil metalliku bl-inerzja termali kbira tiegħu mhumiex ottimali għal skambjatur tas-sħana PTFE bir-rispons aktar mgħaġġel tiegħu. Il-medda proporzjonali tista' titnaqqas. Il-ħin integrali jista 'jitqassar. It-terminu derivattiv, ħafna drabi mhux meħtieġ b'koljaturi tal-metall kajman, jista 'jintuża b'mod effettiv mas-sistema PTFE aktar reattiva.
L-irfinar mill-ġdid wara l-installazzjoni ta 'PTFE tipikament inaqqas il-ħin ta' settlement b'50-70% u jelimina l-kaċċa oxxillatorja li kkaratterizza l-prestazzjoni tal-coil metalliku. Il-banju jilħaq is-setpoint aktar malajr, jibqa 'eqreb lejn is-settpoint, u jerġa' lura għas-setpoint aktar malajr wara żidiet tal-biċċa tax-xogħol.
Riżultati tal-Qasam minn Operazzjoni ta' Pickling tal-Azzar
Tubu u pajp tal-ipproċessar tal-linja tal-pickling tal-azzar issostitwixxu kojls tal-immersjoni tal-istainless steel bi skambjaturi tas-sħana PTFE fi tliet tankijiet tal-aċidu sulfuriku ta '12,000-litru. Qabel is-sostituzzjoni, il-qabża tat-temperatura kienet ta' medja ta' 8 gradi waqt is-sħana, li teħtieġ 50 minuta biex tistabbilizza. L-operaturi intervjenew manwalment billi għalqu l-fwar kmieni, u bbażaw ruħhom fuq l-esperjenza biex jipprevjenu qabża eċċessiva.
Wara l-installazzjoni tal-PTFE u l-irfinar mill-ġdid tal-PI-, il-qbiż kien medja ta' 1.2 gradi bi stabbilizzazzjoni fi żmien 8 minuti. L-intervent manwali ma kienx aktar meħtieġ. Il-kontroll konsistenti tat-temperatura tejjeb l-uniformità tar-rata tal-pickling, u naqqas id-devjazzjoni standard tat-telf ta 'piż għal kull unità ta' żona minn 12% għal 4% fil-lottijiet ta 'produzzjoni.
Sommarju
Il-qabża tat-temperatura fit-tankijiet tal-pickling tal-aċidu hija kkawżata minn sħana maħżuna f'koljaturi metalliċi u kondensat miżmuma li jkomplu jsaħħnu l-banju wara l-għeluq tal-fwar. Il-problema tmur għall-agħar hekk kif il-coils qed jixjieħu u t-tħarbit tal-wiċċ intern iżid iż-żamma tal-kondensat.
L-iskambjaturi tas-sħana PTFE jimminimizzaw il-qabża permezz ta 'massa termali baxxa, żamma ta' kondensat negliġibbli, u ekwilibrazzjoni termali aktar mgħaġġla. Ir-riżultat huwa kontroll tat-temperatura aktar strett b'inqas kaċċa, ħin imnaqqas ta 'stabbilizzazzjoni, u eliminazzjoni tal-intervent manwali tal-operatur. L-irfinar mill-ġdid tal-PID xieraq wara l-installazzjoni tal-PTFE jimmassimizza l-vantaġġ tal-kontroll.
L-appoġġ tal-inġinerija għad-daqs tal-iskambjatur tas-sħana PTFE u l-ottimizzazzjoni tas-sistema ta 'kontroll huwa disponibbli fuq is-sottomissjoni tal-volum tat-tank, l-amplitudni tal-overshoot kurrenti u l-ħin ta' stabbilizzazzjoni, pressjoni tal-fwar, u parametri eżistenti tal-kontrollur.
