?一款高效除湿干燥伺服控制器
?本文将介绍一款用于工业生产的高效节能干燥伺服控制器，在实际应用中，节能效率高达30%-70%，每年可为企业带来巨大经济效益，同时在碳中和，环保等带来巨大社会效益。
?塑料原料中含有湿度的主要原因
许多塑料原料本身具有一定的吸湿性,它们可以吸附周围空气中一定量的水分子。这是由于原料分子中的极性基团,如-OH基团,与水分子之间可以形成氢键作用。比如PET、PA等均有一定吸湿性。
输送和储存过程中,由于环境湿度较高而吸收了周围空气中的水分,这也是导致原料湿度的一个原因。特别是高湿季节,环境湿度大,更容易被吸湿。如果储存条件不当,也会加速吸湿速率。
?空气湿度
湿度是指空气中水蒸气的量与空气最大含水量的比率,用百分数表示。它是衡量空气湿润程度重要参数。
常用的湿度参数有:
1.相对湿度(RH):空气实际含水量与空气在同温度下能够饱和含水量的比率。相对湿度反映空气中实际含水量与最大含水量的比例,范围为0~%。
2.绝对湿度(AH):空气中每立方米空气实际含有的水蒸气的质量,单位是g/m3。绝对湿度反映空气中实际的水蒸气量。
3.露点温度(DP):空气在一定相对湿度下,进一步冷却会达到饱和后的温度。当空气温度低于露点温度时,空气中的水蒸气会凝结成水滴。露点温度与相对湿度成正比,相对湿度越高,露点温度越高。
4.水蒸气压强(Pws):在一定温度下,空气能够容纳的最大水蒸气压强。水蒸气压强与温度成正比,温度越高,水蒸气压强越大。
湿度的参数之间有如下关系:
相对湿度(RH)=水蒸气压(Pw)/饱和水蒸气压(Pws)×%
绝对湿度(AH)=相对湿度(RH)×饱和水蒸气压(Pws)/(气压-饱和水蒸气压(Pws))
露点温度可从空气温度和相对湿度计算得出。
?在进风口去除空气中的湿度
1.通过除湿机实现空气除湿。除湿机主要采用冷冻式除湿和吸附式除湿两种原理。冷冻式除湿通常采用压缩机将空气冷却至低于露点温度,使空气中的水蒸气凝结成液态水,然后将水分离出来。吸附式除湿是利用吸附剂吸附空气中的水蒸气,常用的吸附剂有硅胶、氟化钠等。
2.通过换热器对进风进行预热,提高进风温度。根据相对湿度计算公式RH=Pws/Pamax*%可知,当空气温度升高而水蒸气绝对含量不变时,相对湿度就会下降。所以预热进风可以降低相对湿度,达到除湿效果。
3.增加新风量,采用新风稀释的方法除湿。当增加新风量而不增加绝对湿度时,混合空气的相对湿度就会下降。这种除湿方式简单经济,但会增加设备能耗。
4.在进风口设置旋转式除湿器。这种除湿器利用离心力将空气中的水滴离心分离,达到除湿效果。除湿效率较高,但设备投入也较大。
5.在进风口设置电除雾器,利用电荷将空气中的水滴带电并捕集,减少水蒸气进入。这种方法除湿效率较高,运行费用也较低,但不能除去较大的水分子。
进风去除湿度常用的有除湿机、换热器加热、新风稀释、旋转式除湿器和电除雾器等方法。可以根据实际情况选择适宜的工艺和设备进行去除。通常来说,除湿机和旋转式除湿器效果较好,换热稀释和电除雾较经济,也可综合使用多种方法,提高去湿效率。
?高效节能烘干伺服控制器的设计要点
1.分析原控制器耗能原因。传统控制器采用风机全速开启和加热开关控制,易造成能量过剩和热能浪费。新设计要避免这些问题。
2.采用风机变频控制和加热开启比例控制。通过嵌入式芯片计算和分析,实时调控风机频率和加热开启比例,使之达到烘干需求并避免能量浪费。
3.根据塑料材料的露点温度计算蒸发量和速度。不同材料的干燥参数不同,设计要考虑不同材料的特点，做到既能保证产品质量，也能高效节能。
4.根据出料量和烘干器容量计算干燥时间。干燥时间也因材料和出料量的不同而变化,控制器要能实时自动调整。
5.对不同原料设置不同的干燥温度和时间。如ABS2小时80度,PET4-6小时-度。控制器要有识别和自动配置参数功能。
6.增加温度传感器对仓内温度实时监测,以便芯片进行计算分析和参数调整。
7.增加湿度传感器,以更精准地控制烘干效果和节能。
?风机和电热棒的控制设计
风机和电热棒的控制原理与变频空调类似,都采用变频技术自动调节设备的运行参数。
?1.风机采用变频器自动调节频率,实现风量控制。变频范围一般为10~60赫兹,甚至更高。风机频率f与转速n和风轮直径D的关系为:
?n=60f/p(p为磁极对数)
?风量Q与转速n成正比,提高频率f可以增加风量Q。所以根据烘干需求实时调节风机频率f,可以精确控制风量,达到节能效果。
?2.电热棒采用恒温控制器控制加热器功率,实现温度控制。电流I与功率P和电阻R的关系为:
?P=I2R
?电流I的大小决定了产生的热量。所以根据烘干器内实际温度与设定温度的偏差,实时调节通过电热棒的电流I,可以精确控制温度,既满足烘干需求又避免浪费。
?3.风机频率f、电流I均通过PID控制器根据烘干器内温湿度参数实时计算和调节。常用控制方式有:
?温度反馈:根据烘干器内实际温度与设定温度的差值ΔT,计算风机频率f和电流I的修正值,并调节风机变频器和电流调节器,使温度恢复设定值。
?湿度反馈:使用湿度传感器测量实际湿度,与设定湿度的差值ΔRH,计算修正值调节设备参数,控制湿度。
?温湿度结合:同时使用温湿度信号,综合计算分析后调节设备,既控制温度又控制湿度,实现精准高效控制。
?所以,风机变频控制风量,电热棒恒温控制加热功率,联合PID智能控制器实现自动化控制,可最大限度实现烘干器的节能高效运行。变频技术为其提供了广阔的调节范围和精密的控制能力。
高效节能烘干伺服控制器的设计关键是采用自动控制技术,通过传感器实时监测干燥参数,并由芯片计算分析后实时调控风机和加热装置,使其工作在最佳状态,达到既保证烘干质量又节能的目的。参数设置要考虑不同塑料材料的特性,并根据出料量自动调整。
总的来说,自动化、智能化和动态调整是高效节能烘干伺服控制器的设计要点和方向。
具体的更多设计细节和方案有缘再见。