Bộ điều khiển nhiệt độ lò sấy công nghiệp

   Bộ điều khiển nhiệt độ lò sấy là một dạng thiết bị thường được lắp đặt cùng với các lò sấy bằng nhiệt độ. Chúng dùng để giám sát nhiệt độ hiện có trong khi máy đang sấy. Mục đích chính chủ yếu là dùng để hiển thị nhiệt độ cho người giám sát. Thế nào là một lò sấy công nghiệp? Nó hoạt động như thế nào? Có bao nhiêu loại độ biều khiển nhiệt độ lò sấy được dùng trong lò sấy công nghiệp?

Bài viết dưới đây, các bạn sẽ hiểu thêm về cái nhìn tổng quát của một lò sấy công nghiệp. Đồng thời, sẽ được biết thêm một số bộ điều khiển nhiệt độ thường dùng trong lò sấy

Lò sấy công nghiệp

   Lò sấy là một quy trình dùng nhiệt độ cao để làm “khô” nguyên vật liệu. Nhiệt độ mà lò sấy thường dùng để “sấy” nguyên liệu thường khoảng từ 100 độ C trở lên.

Nguyên tắc hoạt động cơ bản của quá trình sấy đó là làm mất đi lượng nước hoặc hơi nước có bên trong phần nguyên vật liệu. Dần dần, sẽ làm cho nguyên liệu có hiện tượng khô quặn lại.    

Cách hoạt động lò sấy công nghiệp

   Về nguyên lý hoạt động của một lò sấy cơ bản sẽ dựa vào nguyên tắc đối lưu giữa các dòng khí nóng. Khi một lò sấy hoạt động, các thanh rơ le nhiệt sẽ làm nóng không khí bên trong lò sấy.

Không khí nóng bên trong lò sấy sẽ được di chuyển tuần hoàn và chỉ trong lò sấy. Một đồng hồ đo nhiệt sẽ được sẽ dùng để hiển thị nhiệt độ đang có trong lò sấy.

Cái đồng hồ này vừa có nhiệm vụ hiển thị nhiệt độ vừa đồng thời dùng để điều khiển thanh rơ le nhiệt bằng nguyên lý PID. Mục đích dùng để điều khiển thanh rơ le nhiệt điều chỉnh nhiệt độ ở một mức nào đó ổn định.

Việc làm cho nhiệt độ trong lò sấy luôn ổn định sẽ làm cho nguyên liệu có thể kiểm soát được độ khô mong muốn.

Trên chỉ là cách hoạt động lò sấy công nghiệp dựa vào thanh role nhiệt. Hiện nay, sẽ có cả một số lò dùng nhiên liệu để sấy như là Gas, than củi và một số dạng nguyên liệu chất đốt khác.

Các loại lò sấy công nghiệp

Việc sử dụng lò sấy công nghiệp hiên nay thường hay được sử dụng cho một số mục đích sau:

• Lĩnh vực thực phẩm: Người ta sẽ sử dụng máy “lò sấy thực phẩm” để tạo ra các loại thực phẩm khô: nho khô, táo khô, kiwi khô…
• Lĩnh vực nông sản: Lò sấy nông sản dùng sấy khô đối với các loại hạt: café, cacao, tiêu, lúa…
• ….

Bên cạnh mục đích dùng của lò sấy, hiện nay có một số loại lò sấy mà bạn nên biết:

• Lò sấy bánh
• Lò sấy hàng loạt
• Lò sấy bằng băng tải
• Lò nung
• Lò sấy bằng gas
• Lồ sấy khô
• Lò sấy điện công nghiệp
• ….

Bộ điều khiển nhiệt độ lò sấy

Bộ điều khiển nhiệt độ lò sấy là một bộ điều khiển dùng để giám sát nhiệt độ trong lò sấy. Đồng thời, chúng có vài trò điều khiển một số thiết bị tạo nhiệt như: thanh rơ le nhiệt, động cơ điều tiết khí gas…

Tại sao cần bộ điều khiển nhiệt độ lò sấy?

Bộ điều khiển nhiệt độ trong lò sấy có vai trò gì?

Điều đầu tiên đối với vai trò của bộ điều khiển là dùng để giám sát “nhiệt độ”. Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất trong quá trình sấy. Có thể duy trì được nhiệt độ sấy ổn định sẽ làm cho nguyên vật liệu không bị quá khô.

Thế nên, có thêm một bộ điều khiển nhiệt độ nhằm giúp cho người giám sát biết được nhiệt độ bên trong lò. Còn một yếu tố chính khác khi dùng một bộ điều khiển nhiệt.

Làm thế nào có thể điều chỉnh nhiệt độ bằng bộ điều khiển?

Bộ điều khiển nhiệt độ này sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ. Cảm biến nhiệt độ này dùng để đo lường nhiệt độ có trong lò sấy. Tín hiệu từ cảm biến sẽ hiện thị trên bộ điều khiển. Như thế nó sẽ cho ta biết nhiệt độ hiện tại là bao nhiêu.

Tiếp đến, bộ điều khiển nhiệt độ này sẽ dùng để điều khiển bộ phận gia nhiệt. Dựa vào tín hiệu nhiệt độ, bộ điều khiển nhiệt điều khiển bộ gia nhiệt sao cho nhiệt độ trong lò sấy luôn ở mức ổn định.

Ví dụ như sau, quá trình sấy khô của một nguyên liệu cần nhiệt độ ổn đinh là 60 độ C. Trong quá trình vận hình, bộ phận gia nhiệt làm cho nhiệt độ của lò sấy lên đến hơn 60 độ C.

Bộ điều khiển này nhận thấy, khi tới mức 60 độ (Setpoint). Thì bộ điều khiển sẽ đóng ngắt bộ phận gia nhiệt này bằng Relay. Sao cho khi nhiệt độ trong lò lại giảm xuống khoảng 55 độ. Bộ điều khiển này là kích hoạt loại bộ phận gia nhiệt.

Kết quả là, nhiệt độ trong lò sấy luôn luôn ở mức ổn đỉnh. Nhiệt độ chênh lệch khoảng cỡ 60 độ C

Phân loại bộ điều khiển nhiệt độ lò sấy

Hiện nay, khi nói về bộ điều khiển nhiệt độ lò sấy. Chúng ta sẽ được tiếp cận dưới hai phương pháp.

• Bộ điều khiển nhiệt độ bằng cơ
• Bộ điều khiển nhiệt độ PID

   Bộ điều khiển hiệt độ bằng cơ. Đây là bộ có thiết kế gồm có một màn hình hiển thị có kim và có một dây đầu dòn hiệt độ được nối trực tiếp. Bộ này sẽ điều khiển các thiết bị gia nhiệt bằng relay thường đóng hoặc thường mở.

Tuy nhiên, hạn chế của giải pháp này nằm ở độ chính xác không cao. Việc hiển thị bằng kim đồng hồ sẽ hay diễn ra sự sai lệch do “kim bị rung”. Nhưng nếu sử dụng những bộ này ở những lò sấy không cần độ chính xác như trong lĩnh vực thực phẩm, nông sản… thì điều này hoàn toàn phù hợp.

Mặt khác, đối với bộ điều khiển nhiệt độ PID. Bằng việc sử dụng nguyên lý PID (tỉ lệ – tích phân – đạo hàm) dùng trong việc điều khiển sẽ bù lại được nhược điểm của bộ điều khiển bằng cơ.

Ứng dụng của PID controller ngày nay đã quá phổ biến với chúng ta. Đây là nguyên lý mà nhiều lĩnh vực ứng dụng nó trong cuộc sống nhiều. Từ phương tiện đi lại như ô tô cho tới các thiết bị công nghiệp như máy phay CNC, cánh tay Rotot.

Nguyên do mà ứng dụng PID nó phổ biến là nằm ở việc nó phân tích và tính toán cho ra kết quả hầu như ngay tức thời. Điển hình như là bạn đang lái oto, việc bạn đạp phanh từ từ sẽ làm tốc độ ô tô giảm dần theo thời gian.

Chứ không phải là bạn dẫm nhẹ một cái là xe ô tô dừng hẳn. Để dễ hình dùng thì có là công dụng đến từ PID controller.

Bộ điều khiển nhiệt độ bằng cơ

   Bộ điều khiển nhiệt độ cơ là một bộ điều khiển nhiệt độ đơn giản. Chủ yếu nó hoạt động giống như một con Relay trung gian nhưng có thể nhận biết tín hiệu nhiệt độ.

Về phần cấu tạo của bộ điều khiển nhiệt độ cơ sẽ như sau:

• Một dây dò nhiệt độ được nối thẳng trực tiếp
• Một núm điều chỉnh nhiệt độ dùng để kích NO – NC
• Một màn hình hiển thị nhiệt độ đo
• Một board mạch kích hoạt Relay (NO/NC)

Khi nào chúng ta có thể dùng bộ điều khiển nhiệt độ cơ này?

Thực tế, việc dùng bộ điều khiển này chỉ dùng cho những khâu không quan trọng. Hoặc giả, dùng nó để thiết kế với giá thành rẻ. Việc hiển thị nhiệt độ từ bộ đấy chỉ có thể cho người dùng biết được nhiệt độ tương đương hiện tại là bao nhiêu.

Bộ điều khiển nhiệt độ đóng ngắt Relay

   Bộ điều nhiệt nhiệt độ đóng ngắt Relay là một bộ điều khiển dạng điện tử. Như mình đã đề cập trên, đây là một loại thiết bị hoạt động đóng ngắt Relay tự động bằng nguyên lý PID.

Bộ điều khiển nhiệt độ đóng ngắt Relay này có sự khác biệt ở chỗ nào so với bộ điều khiển nhiệt độ cơ?

Trước khi để hiểu rõ thêm về bộ điều khiển này, thì tiện ích của nó nằm ở những điểm sau:

• Độ chính xác lên 0,1%
• Dùng màn hình Digits để hiển thị
• Cài đặt được độ trễ, điểm Setpoint đóng ngắt theo yêu cầu.
• Điều khiển được 2 bộ phận gia nhiệt bằng Relay hoặc SSR (NO – NC)
• Dùng để kết nối phổ biến tới các loại cảm biến PT100, PT500, PT1000, Can k…

Đối với bộ điều khiển nhiệt độ bằng cơ. Chúng ta sẽ không điều chỉnh được độ trễ cho nó. Đồng thời, nó sẽ bất câp đối với việc chỉ sử dụng được một loại cảm biến nhiệt độ duy nhất.

Còn đối với bộ điều khiển nhiệt độ dạng điện tử. Nó sẽ phù hợp với nhiều loại cảm biến có độ chính xác tương đối nhất hiện nay. Như là PT100…Ngoài ra nó cho phép bạn đọc được các số sau thập phân. Điều này có nghĩa sẽ cho bạn biết được nhiệt độ trong lò sấy một cách chính xác nhất.

Bài viết tham khảo: Bộ hiển thị tín hiệu và điều khiển PID ATR121 | PIXSYS

Bộ điều khiển nhiệt độ lò sấy bằng tuyến tính

   Bộ điều khiển nhiệt độ lò sấy bằng tuyến tính là bộ điều khiển các loại bộ phận gia nhiệt dựa vào tín hiệu tuyến tính 4-20mA.  Việc sử dụng điều khiển băng tuyến tính này chỉ phù hợp cho loại lò sấy sử dụng nhiên liệu.

Tức là, nó sẽ dùng loại nhiên liệu như là khí gas… sẽ làm chất đốt. Vì thế, sẽ có một số loại motor hay van điều tiết khí gas dùng tín hiệu 4-20mA để điều khiển.

Bài viết tham khảo: Bộ hiển thị và điều khiển tín hiệu 4-20mA ATR244

Để dễ hình dung, khi tín hiệu ở mức 4mA thì đang ở trạng thái đóng. Khi ở mức tín hiệu 20mA thì ở trạng thái mở hoàn toàn. Thế nên, khi tín hiệu nhiệt độ truyền về bộ điều khiển.

Ví như điểm cài đặt ở bộ điều khiển là 60 độ. Lúc trên 60 độ, thì bộ điều khiển sẽ truyền tín hiệu 4mA để đóng động cơ hoặc valve lại. Không cung cấp việc truyền khí gas. Và ngược lại khi ở nhiệt độ thấp hơn 60 độ ở điểm cài đặt.

Lúc này, bộ điều khiển sẽ điều khiển động cơ hoặc valve mở ra với mức tín hiệu là 20mA.

Đặc điểm của bộ điều khiển nhiệt độ lò sấy bằng tuyến tính:

• Nguồn điện: 24-230 Vdc/ac
• Input: PT100, PT500…NTC 10k, can K, can S, can R…
• Output: Relay, SSR, Analogue output
• Setting: Easy set-up hoặc Button.
• Màn hình hiển thị 4 số Digit.
• Dùng để thay đổi điểm Setpoint.

Ưu điểm khi dùng bộ điều khiển nhiệt độ tuyết tính 4-20mA là bạn sẽ hoàn toàn kiểm soát tự động các loại động cơ cung cấp nhiên liệu. Và nó hoạt động tự động khi đã được cài đặt ở các điểm “Setpoint”.

Tuy nhiên, nhược điểm lớn cho các bộ điều khiển nhiệt độ này là nằm ở nhiệt độ môi trường lớp đặt. Thông thường, nó chỉ lắp ở các khu vực có nhiệt độ từ 0 – 50 độ C. Do đó, việc lưu ý nhiệt độ môi trường lắp đặt là yếu tố quan trọng để tránh hư hỏng thiết bị.

Bài viết về giải pháp: Đo mực nước bằng cảm biến siêu âm dựa vào PID controller

Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết của mình. Chúc các bạn một ngày tốt lành.

Consulting Solutions Engineer

Nguyễn Thành Đạt