Warmtebehandelingsprocessen zijn een cruciaal onderdeel van veel productieprocessen en thermische lusoplossingen zijn steeds populairder geworden voor het bereiken van verbeterde temperatuurregeling en consistente resultaten. Maar veel OEM's missen kansen waar thermische lusoplossingen meer bieden dan alleen meer controle. In dit artikel verkennen Peter Sherwin en Thomas R ücker, leverancier van industriële verwarmingstechnologie Watlow, de mogelijkheden van thermische lusoplossingen.
Een thermische lusoplossing is een gesloten lussysteem met verschillende essentiële componenten, waaronder een elektrische voeding, vermogensregelaar, verwarmingselement, temperatuursensor en procesregelaar. De elektrische voeding levert de energie die nodig is voor verwarming, de vermogensregelaar regelt de vermogensafgifte naar het verwarmingselement, het verwarmingselement verwarmt het materiaal en de temperatuursensor meet de temperatuur. Ten slotte past de procescontroller het uitgangsvermogen aan om de gewenste temperatuur gedurende de gespecificeerde duur te handhaven, voor een betere temperatuurregeling en consistente resultaten.
Prestatievoordelen
Warmtebehandelingsoplossingen bieden verschillende voordelen ten opzichte van traditionele warmtebehandelingsmethoden, waaronder verbeterde temperatuurregeling en verhoogde efficiëntie. Het thermische lussysteem biedt nauwkeurige temperatuurregeling, waardoor snellere verwarming en koeling en optimale inweektijden mogelijk zijn. Bovendien omvat het complete ontwerp van moderne thermische lusoplossingen energie-efficiënte verwarming en algemeen gebruiksgemak.
Thermische lusoplossingen kunnen ook worden geïntegreerd met Industry 4.0-frameworks en gegevensbeheersystemen om realtime informatie over prestaties te bieden. Het combineren van AI- en machine learning-algoritmen kan ook extra prestatievoordelen bieden, zoals de mogelijkheid om gegevens te analyseren en patronen te identificeren voor verdere optimalisatie.
Afb. 1. Watlow Industry 4.0-oplossing
De effectiviteit van thermische lusoplossingen voor warmtebehandeling kan worden gemeten met behulp van statistieken zoals de algehele effectiviteit van apparatuur (OEE). OEE combineert statistieken voor beschikbaarheid, prestaties en kwaliteit om een uitgebreid overzicht te bieden van de efficiëntie van een productieproces. Door OEE en contextuele gegevens bij te houden, kunnen organisaties de effectiviteit van hun thermische lusoplossingen voor warmtebehandeling evalueren en weloverwogen beslissingen nemen over het optimaliseren van hun activiteiten.
Duurzaamheid ondersteunen
Warmtebehandelingsoplossingen bieden verschillende duurzaamheidsvoordelen, waaronder een lager energieverbruik en minder afval. De vermogensregelaar regelt de vermogensafgifte om energieverspilling te minimaliseren, en de mogelijke integratie met hernieuwbare energiebronnen biedt een complete energieoplossing die varieert van elementontwerp tot recycling. De thermische lusoplossingen, in combinatie met isolatieontwerp en materialen, bieden energie-efficiënte oplossingen die bijdragen aan duurzaamheid en de milieu-impact van warmtebehandelingsprocessen verminderen.
Bij het bespreken van deze systemen in de context van broeikasgasemissies en de milieu-impact is het van essentieel belang om rekening te houden met scope 1 (directe emissies), 2 (indirecte emissies van energie) en 3 (andere indirecte emissies), evenals met de minder vaak voorkomende scope 4 (vermijdde emissies).
Op componentniveau kunnen energiebesparingen worden gerealiseerd met behulp van de huidige technologie. Geavanceerde selectieve katalytische reductie (SCR's) bieden voorspellende functies voor belastingsbeheer en hybride afvuuralgoritmen dragen bij aan duurzaamheid door het energieverbruik van warmtebehandelingsprocessen te optimaliseren. Deze SCR's bieden realtime bewaking en controle van het energieverbruik, terwijl voorspellende belastingsbeheersystemen specifieke algoritmen gebruiken om piekvermogensbelastingen te beheren en zich aan te passen om te optimaliseren voor lokale omstandigheden zoals belastingafscheiding of belastingdeling.
Afb. 2. Eurotherm EPower™ voorspellend belastingsbeheer.
Adaptieve thermische systeemoplossingen (ATS) zijn de volgende grens van thermische lusoplossingen. Watlow heeft tientallen jaren ervaring met thermische systemen om ingenieurs en ontwerpers te helpen ATS-technologie te integreren in een verscheidenheid aan industriële processen en producten.
ATS, dat sensor-, verwarmings- en regeltechnologieën combineert, vertegenwoordigt een andere en meer innovatieve benadering voor het regelen van thermische prestaties voor complexe systemen en biedt een samengevoegd ontwerp tussen verwarmings- en regelsystemen.
Afb. 3. Watlow Adaptive Thermal Systems (ATS ™).
Naleving van regelgeving
NADCAP, het National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program, is een sectorgestuurd programma dat accreditatie biedt voor speciale processen in de luchtvaart- en defensiesector. Warmtebehandeling wordt onder NADCAP beschouwd als een "speciaal proces" omdat het specifieke kenmerken heeft die cruciaal zijn voor de lucht- en ruimtevaart- en defensiecomponenten. Deze kenmerken omvatten procesgevoeligheid, beperkte traceerbaarheid, kritieke prestatievereisten en potentieel risico.
NADCAP-accreditatie voor warmtebehandeling zorgt ervoor dat leveranciers voldoen aan de industrienormen en beste praktijken voor warmtebehandelingsprocessen. Het accreditatieproces omvat audits, grondige documentatie en voortdurende procescontrolecontrole om hoge kwaliteits-, veiligheids- en prestatieniveaus te handhaven.
De pyrometriespecificatie AMS2750TMG van de luchtvaartindustrie en de CQI-9 Issue 4-voorschriften van de automobielindustrie zijn cruciaal voor het garanderen van consistente en hoogwaardige warmtebehandelde componenten. Naleving van deze voorschriften is essentieel om te voldoen aan de strenge kwaliteitseisen van de luchtvaart- en automobielindustrie en andere industrieën met veeleisende specificaties.
Continue verbetering wordt ook benadrukt door zowel AMS2750G als CQI-9 Versie 4, waarbij fabrikanten een systeem moeten opzetten voor het bewaken, meten en analyseren van de prestaties van hun warmtebehandelingssystemen. Deze ontwikkeling stelt fabrikanten in staat om verbeterpunten te identificeren en corrigerende maatregelen te implementeren, zodat warmtebehandelingsprocessen voortdurend verbeteren en voldoen aan de noodzakelijke prestatie- en veiligheidsnormen.
Door deze voorschriften in een precisieregellus te integreren, kunnen thermische lusoplossingen voor warmtebehandeling het noodzakelijke controleniveau bieden en zorgen voor naleving van AMS2750G en CQI-9 Versie 4, wat leidt tot de productie van hoogwaardige, warmtebehandelde componenten die voldoen aan de vereiste prestaties en veiligheidsnormen.
Warmtebehandelingsoplossingen bieden verschillende voordelen ten opzichte van traditionele warmtebehandelingsmethoden, waaronder verbeterde temperatuurregeling, verhoogde efficiëntie en verbeterde duurzaamheidsresultaten. De integratie met Industry 4.0 en datamanagementsystemen, evenals het gebruik van OEE-metrieken, helpen de prestaties van warmtebehandelingsprocessen verder te verbeteren. Naarmate de digitale transformatie van Industry 4.0 zich blijft ontwikkelen, zullen thermische lusoplossingen voor warmtebehandeling een steeds belangrijkere rol spelen in de toekomst van warmtebehandeling.
Peter Sherwin en Thomas Ruecker werken samen met Watlow