In der hochtechnisierten Industrie müssen bestimmte Arbeitsprozesse bei genau festgelegten Temperaturen erfolgen, um den besten Erfolg zu erzielen. Manche Stoffe lassen sich nur in einem engen Temperaturfenster bearbeiten.
Bei manchen industriellen Prozessen wird zudem durch chemische Reaktionen sehr viel Wärmeenergie frei, was eine Kühlung der entsprechenden Bereiche notwendig macht. Für die vielen verschiedenen Industriezweige und Verarbeitungsstätten haben sich viele unterschiedliche Systeme der Temperaturregulierung bewährt und etabliert.
Der Temperaturregler
Ein Temperaturregler sorgt dafür, dass der Prozess die gewünschte Temperatur erreicht und dann auf dieser Temperatur bleibt. Typischerweise werden sie zur Regelung verwendet, wo ein Temperaturregler einen Eingangswert von einem Temperatursensor erhält und diese tatsächliche Temperatur mit einem programmierten Sollwert vergleicht. Er passt dann sein Ausgangssignal an die entsprechenden Stellglieder an. Dabei kann es sich um eine einfache Ein/Aus-Steuerung handeln, die wie ein Thermostat funktioniert, oder um einen variablen Ausgang, bei dem das Ausgangssignal des Prozesses zwischen 0 und 100 % liegen kann.
Bei der EIN/AUS-Regelung schaltet sich der Heizkreis ein, wenn die Temperatur unter dem eingestellten Wert liegt, und aus, wenn die Temperatur über dem eingestellten Wert liegt. Außerdem kann es einen Kühlkreislauf geben, der sich oberhalb des Sollwerts einschaltet und unterhalb des Sollwerts abschaltet. Die variable Steuerung erfolgt normalerweise unter Verwendung eines PID-Reglers. Der Regler wendet fortschrittliche Algorithmen auf den Fehler (Sollwert – gemessener Wert) an, um einen Ausgangswert bereitzustellen, der darauf ausgelegt ist, den Sollwert mit so wenig Überschwingen wie möglich zu erreichen und ihn so konstant wie möglich zu halten.
Die Temperatursensoren
Die Sensoren, welche den Regler mit Messdaten versorgen, sind hauptsächlich in zwei verschiedene Gattungen einzuteilen. Es gibt Sensoren mit Berührung (Thermoelemente und Thermistoren) und Sensoren, die aus einiger Entfernung die Wärmestrahlung messen. In den Thermoelementen befinden sich zwei verschiedene Metalle, zwischen denen bei Temperaturschwankungen unterschiedliche Spannungen herrschen. Diese Spannungen werden anschließend in eine Temperatur umgewandelt. Die Daten der Sensoren finden ihren Weg über Kabel oder Internet zu dem Temperaturregler.
Die Stellglieder
Bei den Stellgliedern handelt es sich um die eigentlichen Geräte, die entweder Wärme oder Kälte erzeugen. Eine Begleitheizung Rohr ist ein solches Stellglied. Sie wird in der Regel dafür verwendet, Rohrleitungen auf einer Konstanten Temperatur zu halten. Dies kann zum Beispiel für Ölleitungen wichtig sein. Öl hat bei hoher Temperatur eine verbesserte Fließeigenschaft, weshalb die Rohre in bestimmten Fällen erhitzt werden. Die Rohrbegleitheizung wird an der betreffenden Leitung verlegt und folgt ihr über die gesamte Länge. In ihr fließt in seltenen Fällen erhitztes Wasser, was jedoch nicht sehr effizient ist. Die meisten Rohrbegleitheizungen funktionieren mit einem Heizkabel und elektrischer Spannung.
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