Giới thiệu hệ thống vòng nhiệt trong công nghiệp

Hệ thống vòng nhiệt là gì?

Quy trình xử lý nhiệt là một thành phần quan trọng của nhiều quy trình sản xuất và các giải pháp vòng nhiệt ngày càng trở nên phổ biến để đạt được khả năng kiểm soát nhiệt độ được cải thiện và kết quả nhất quán. Nhưng nhiều OEM đang bỏ lỡ những cơ hội trong đó các giải pháp vòng nhiệt không chỉ mang lại khả năng kiểm soát tốt hơn. Trong bài viết này, cùng Diencn247 sẽ chuyển tải nội dung từ chuyên gia Peter Sherwin và Thomas Rücker, nhà cung cấp công nghệ sưởi ấm công nghiệp Watlow, khám phá các khả năng của giải pháp vòng nhiệt.

Giải pháp vòng nhiệt là một hệ thống vòng khép kín với một số thành phần thiết yếu, bao gồm nguồn điện, bộ điều khiển nguồn, bộ phận làm nóng, cảm biến nhiệt độ và bộ điều khiển quy trình. Nguồn điện cung cấp năng lượng cần thiết để sưởi ấm, bộ điều khiển công suất điều chỉnh công suất đầu ra cho bộ phận làm nóng, bộ phận làm nóng làm nóng vật liệu và cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ. Cuối cùng, bộ điều khiển quy trình điều chỉnh công suất đầu ra để duy trì nhiệt độ mong muốn trong khoảng thời gian xác định, mang lại khả năng kiểm soát nhiệt độ tốt hơn và kết quả nhất quán.

Lợi ích hiệu suất

Các giải pháp vòng nhiệt xử lý nhiệt mang lại một số lợi thế so với các phương pháp xử lý nhiệt truyền thống, bao gồm kiểm soát nhiệt độ được cải thiện và tăng hiệu quả. Hệ thống vòng nhiệt cung cấp khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác, cho phép làm nóng và làm mát nhanh hơn và tối ưu hóa thời gian ngâm. Ngoài ra, thiết kế hoàn chỉnh của các giải pháp vòng nhiệt hiện đại bao gồm hệ thống sưởi tiết kiệm năng lượng và tính dễ sử dụng nói chung.

Các giải pháp vòng lặp nhiệt cũng có thể được tích hợp với các khuôn khổ Công nghiệp 4.0 và hệ thống quản lý dữ liệu để cung cấp thông tin theo thời gian thực về hiệu suất. Việc kết hợp thuật toán AI và máy học cũng có thể mang lại những lợi ích bổ sung về hiệu suất, chẳng hạn như khả năng phân tích dữ liệu và xác định các mẫu để tối ưu hóa hơn nữa.

Hình 1. Giải pháp Watlow Industry 4.0

Hiệu quả của các giải pháp vòng nhiệt xử lý nhiệt có thể được đo lường bằng cách sử dụng các số liệu như hiệu suất thiết bị tổng thể (OEE). OEE kết hợp các số liệu về tính khả dụng, hiệu suất và chất lượng để cung cấp cái nhìn toàn diện về hiệu quả của quy trình sản xuất. Bằng cách theo dõi OEE và dữ liệu theo ngữ cảnh, các tổ chức có thể đánh giá hiệu quả của các giải pháp vòng nhiệt xử lý nhiệt và đưa ra quyết định sáng suốt về việc tối ưu hóa hoạt động của mình.

Hỗ trợ tính bền vững

Các giải pháp vòng nhiệt xử lý nhiệt mang lại một số lợi ích bền vững, bao gồm giảm tiêu thụ năng lượng và giảm chất thải. Bộ điều khiển công suất điều chỉnh công suất đầu ra để giảm thiểu lãng phí năng lượng và khả năng tích hợp với các nguồn năng lượng tái tạo mang lại giải pháp năng lượng hoàn chỉnh trải dài từ thiết kế phần tử đến tái chế. Các giải pháp vòng nhiệt, kết hợp với thiết kế và vật liệu cách nhiệt, cung cấp các giải pháp tiết kiệm năng lượng góp phần đảm bảo tính bền vững và giảm tác động môi trường của quá trình xử lý nhiệt.

Khi thảo luận về các hệ thống này trong bối cảnh phát thải khí nhà kính và tác động môi trường, cần phải xem xét Phạm vi 1 (phát thải trực tiếp), 2 (phát thải gián tiếp từ năng lượng) và 3 (phát thải gián tiếp khác), cũng như Phạm vi ít phổ biến hơn 4 (tránh phát thải).

Ở cấp độ thành phần, việc tiết kiệm năng lượng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng công nghệ hiện tại. Giảm xúc tác chọn lọc nâng cao (SCR) cung cấp các chức năng quản lý tải dự đoán và các thuật toán đốt kết hợp góp phần đảm bảo tính bền vững bằng cách tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng của các quy trình xử lý nhiệt. Các SCR này cung cấp khả năng giám sát và kiểm soát mức tiêu thụ năng lượng theo thời gian thực, trong khi hệ thống quản lý tải dự đoán sử dụng các thuật toán cụ thể để quản lý tải điện cao điểm và điều chỉnh để tối ưu hóa cho các điều kiện cục bộ như sa thải phụ tải hoặc chia sẻ phụ tải.

Hình 2. Quản lý tải dự đoán Eurotherm EPower™.

Các giải pháp hệ thống nhiệt thích ứng (ATS) là bước tiến tiếp theo của các giải pháp vòng nhiệt. Watlow có nhiều thập kỷ kinh nghiệm về  hệ thống nhiệt  để giúp các kỹ sư và nhà thiết kế kết hợp công nghệ ATS vào nhiều quy trình và sản phẩm công nghiệp.

ATS, kết hợp các công nghệ cảm biến, sưởi ấm và điều khiển, thể hiện một cách tiếp cận khác biệt và sáng tạo hơn để kiểm soát hiệu suất nhiệt cho các hệ thống phức tạp và cung cấp một thiết kế hợp nhất giữa hệ thống sưởi và hệ thống điều khiển.

Hình 3. Hệ thống nhiệt thích ứng Watlow (ATS™).

Tuân thủ quy định

NADCAP, Chương trình Chứng nhận Nhà thầu Quốc phòng và Hàng không Vũ trụ Quốc gia, là một chương trình định hướng theo ngành cung cấp sự công nhận cho các quy trình đặc biệt trong ngành hàng không vũ trụ và quốc phòng. Xử lý nhiệt được coi là một "quy trình đặc biệt" theo NADCAP vì nó có những đặc điểm cụ thể quan trọng đối với các thành phần hàng không vũ trụ và quốc phòng. Những đặc điểm này bao gồm độ nhạy của quy trình, khả năng truy xuất nguồn gốc hạn chế, các yêu cầu hiệu suất quan trọng và rủi ro tiềm ẩn.

Chứng nhận xử lý nhiệt NADCAP đảm bảo các nhà cung cấp đáp ứng các tiêu chuẩn ngành và phương pháp thực hành tốt nhất cho quy trình xử lý nhiệt. Quá trình công nhận bao gồm kiểm toán, ghi chép kỹ lưỡng và giám sát kiểm soát quy trình liên tục để duy trì mức chất lượng, an toàn và hiệu suất cao.

Thông số kỹ thuật đo nhiệt độ AMS2750TMG của ngành hàng không vũ trụ và các quy định CQI-9 Số 4 của ngành ô tô là rất quan trọng để đảm bảo các bộ phận được xử lý nhiệt chất lượng cao và nhất quán. Việc tuân thủ các quy định này là điều cần thiết để đáp ứng các yêu cầu chất lượng nghiêm ngặt của ngành hàng không vũ trụ và ô tô cũng như các ngành công nghiệp khác có yêu cầu kỹ thuật khắt khe.

Cải tiến liên tục cũng được nhấn mạnh trong cả AMS2750G và CQI-9 Số 4, yêu cầu các nhà sản xuất thiết lập một hệ thống giám sát, đo lường và phân tích hiệu suất của hệ thống xử lý nhiệt của họ. Sự phát triển này cho phép các nhà sản xuất xác định các lĩnh vực cần cải tiến và thực hiện các hành động khắc phục, đảm bảo rằng các quy trình xử lý nhiệt liên tục được cải tiến và đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và hiệu suất cần thiết.

Bằng cách tích hợp các quy định này vào vòng điều khiển chính xác, các giải pháp vòng nhiệt xử lý nhiệt có thể cung cấp mức độ kiểm soát cần thiết và đảm bảo tuân thủ AMS2750G và CQI-9 Vấn đề 4, dẫn đến việc sản xuất các bộ phận được xử lý nhiệt chất lượng cao đáp ứng các yêu cầu yêu cầu về hiệu suất và tiêu chuẩn an toàn.

Các giải pháp vòng nhiệt xử lý nhiệt mang lại một số lợi ích so với các phương pháp xử lý nhiệt truyền thống, bao gồm kiểm soát nhiệt độ được cải thiện, tăng hiệu quả và cải thiện kết quả bền vững. Việc tích hợp với Công nghiệp 4.0 và hệ thống quản lý dữ liệu, cũng như việc sử dụng số liệu OEE, giúp nâng cao hơn nữa hiệu suất của các quy trình xử lý nhiệt. Khi chuyển đổi kỹ thuật số Công nghiệp 4.0 tiếp tục phát triển, các giải pháp vòng nhiệt xử lý nhiệt sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong tương lai của xử lý nhiệt.

Tham khảo thêm một số bài viết giải pháp khác: Giám sát máy phát điện qua Gateway