การสอบเทียบเซ็นเซอร์อุณหภูมิสำหรับสายการอัดรีด

กระบวนการ อัดรีดการสอบเทียบเซ็นเซอร์อุณหภูมิ ต้องการความแม่นยำซึ่งการปฏิบัติงานส่วนใหญ่ประเมินต่ำเกินไป จนกระทั่งปัญหาด้านคุณภาพย้อนกลับไปที่เทอร์โมคัปเปิลที่ลอยอยู่ซึ่งอ่านค่าได้ 3°C เหนืออุณหภูมิถังจริง ความคลาดเคลื่อนเล็กๆ น้อยๆ ซึ่งมองไม่เห็นบนจอแสดงผลคอนโทรลเลอร์มาตรฐาน จะเปลี่ยนแปลงความหนืดของของเหลวที่มากพอที่จะเลื่อนชีทเกจไปหลายไมครอน เปลี่ยนคุณลักษณะความมันเงาของพื้นผิว และในการอัดรีดร่วมหลายชั้น จะขัดขวางความสม่ำเสมอของอัตราส่วนของเลเยอร์ตลอดความกว้างของราง เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิคือระบบประสาทของไลน์การอัดขึ้นรูปใดๆ เมื่อพวกเขารายงานข้อมูลที่ไม่ถูกต้อง การตัดสินใจควบคุมทุกครั้งโดยอิงจากข้อมูลนั้นจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดดาวน์สตรีมขึ้น การสร้างระเบียบวินัยในการสอบเทียบที่ตรวจสอบความถูกต้องของเซ็นเซอร์ตามช่วงเวลาที่กำหนดไม่ใช่ทางเลือกสำหรับการดำเนินการที่ผลิตแผ่นเกรดข้อมูลจำเพาะ แต่เป็นพื้นฐานของการควบคุมกระบวนการ งานสอบเทียบนี้เหมาะกับงานที่มีขนาดใหญ่กว่า กรอบงาน การบำรุงรักษาการอัดขึ้นรูปแผ่น แต่ต้องใช้เครื่องมือ ขั้นตอน และเอกสารเฉพาะที่นอกเหนือไปจากการตรวจสอบด้วยภาพตามปกติ

ประเภทเทอร์โมคัปเปิลที่ใช้ในการอัดขึ้นรูปและลักษณะเฉพาะ

เซนเซอร์วัดอุณหภูมิบางตัวอาจไม่ทำงานเหมือนกันภายใต้สภาวะการอัดขึ้นรูป การทำความเข้าใจประเภทเทอร์โมคัปเปิลที่ใช้งานบนสายการผลิตที่กำหนดถือเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการสอบเทียบที่มีความหมาย

เทอร์โมคัปเปิลประเภท J (เหล็ก-คอนสแตนตัน) มีประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมพลาสติกมานานหลายทศวรรษ มีความไวที่ดีในช่วง 0-400°C โดยทั่วไปสำหรับการใช้งานการอัดขึ้นรูปแผ่นส่วนใหญ่ และมีราคาไม่แพงนัก อย่างไรก็ตาม ขาเหล็กนั้นไวต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือรุนแรง ซึ่งจะจำกัดความเสถียรในระยะยาว ในการให้บริการ เซ็นเซอร์ Type J โดยทั่วไปจะมีอุณหภูมิเบี่ยงเบน 1—3°C ต่อปี ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในการทำงานและสภาวะการสัมผัส

เทอร์โมคัปเปิลประเภท K (โครเมล-อลูเมล) ครอบคลุมช่วงอุณหภูมิที่กว้างกว่าและต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดีกว่าประเภท J แต่เทอร์โมคัปเปิลจะประสบกับปรากฏการณ์การเคลื่อนตัวที่มีการบันทึกไว้อย่างดีซึ่งเรียกว่า 'โรคเน่าสีเขียว' เมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิระหว่าง 200°C ถึง 550°C ในบรรยากาศที่มีออกซิเจนต่ำ การเสื่อมสลายของขาโครเมลอย่างค่อยเป็นค่อยไปจะทำให้ค่าที่อ่านได้ลดลง ซึ่งเป็นโหมดความล้มเหลวที่เป็นอันตรายอย่างยิ่ง เนื่องจากตัวควบคุมมองเห็นอุณหภูมิต่ำกว่าสภาพถังจริง และตอบสนองโดยการเพิ่มความร้อนมากขึ้น ซึ่งอาจทำให้โพลีเมอร์เสื่อมคุณภาพได้

เซ็นเซอร์ RTD (ตัวตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน) โดยทั่วไปคือ Pt100 ให้ความแม่นยำที่เหนือกว่าและความเสถียรในระยะยาวเมื่อเปรียบเทียบกับเทอร์โมคัปเปิล ด้วยอัตราการเบี่ยงเบนที่วัดเป็นสิบองศาต่อปีแทนที่จะเป็นทั้งองศา RTD จึงดึงดูดการดำเนินงานที่ใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีความทนทานต่ำ ข้อจำกัดคือความแข็งแกร่งทางกายภาพ องค์ประกอบการตรวจจับแพลทินัมมีความเปราะบางมากกว่าลวดเทอร์โมคัปเปิล และการสั่นสะเทือนจากตัวขับเคลื่อนเครื่องอัดรีดอาจทำให้เกิดความล้มเหลวก่อนเวลาอันควรในการติดตั้งที่ติดตั้งไม่ดี

ขั้นตอนการสอบเทียบและมาตรฐานอ้างอิง

การสอบเทียบหมายถึงการเปรียบเทียบเอาต์พุตของเซนเซอร์กับมาตรฐานอ้างอิงที่ทราบภายใต้สภาวะที่มีการควบคุม และบันทึกความเบี่ยงเบนใดๆ สำหรับเทอร์โมคัปเปิลแบบอัดขึ้นรูป มีวิธีทั่วไปอยู่สองวิธี: การตรวจสอบในแหล่งกำเนิดโดยใช้เทอร์โมคัปเปิลอ้างอิงแบบพกพา และการสอบเทียบแบบตั้งโต๊ะโดยใช้เครื่องสอบเทียบบล็อกแห้งหรืออ่างของเหลว

การตรวจสอบในสถานที่ให้ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติงานมากที่สุด เนื่องจากจะทดสอบห่วงโซ่การวัดทั้งหมด เช่น เซ็นเซอร์ สายต่อ และอินพุตตัวควบคุม ตามที่ติดตั้งไว้ ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการใส่หัววัดอ้างอิงที่สอบเทียบแล้วเข้าไปในหลุมของถัง และเปรียบเทียบค่าที่อ่านได้กับเทอร์โมคัปเปิลในการผลิตที่อุณหภูมิหลายระดับ ค่าเบี่ยงเบนที่เกินเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนของกระบวนการ โดยทั่วไปคือ 1-2°C สำหรับการอัดขึ้นรูปแผ่นที่มีความแม่นยำ บ่งชี้ว่าเซ็นเซอร์การผลิตต้องมีการปรับเปลี่ยนหรือเปลี่ยนใหม่

การสอบเทียบแบบตั้งโต๊ะช่วยให้สามารถควบคุมสภาพแวดล้อมอ้างอิงได้ดีขึ้น แต่จะทดสอบเฉพาะองค์ประกอบเซ็นเซอร์เท่านั้น เมื่อใช้เครื่องสอบเทียบดรายบล็อกที่ตั้งค่าอุณหภูมิที่ทราบ เอาต์พุตของเทอร์โมคัปเปิลในหน่วยมิลลิโวลต์จะถูกเปรียบเทียบกับตารางอ้างอิงมาตรฐาน ซึ่งมีคุณค่าสำหรับการสร้างความแม่นยำพื้นฐานของเซ็นเซอร์ใหม่

ทั้งสองวิธีจำเป็นต้องมีเครื่องมืออ้างอิงเพื่อให้มีใบรับรองการสอบเทียบปัจจุบันที่ตรวจสอบย้อนกลับได้ตามมาตรฐานระดับชาติ (NIST, NPL หรือเทียบเท่า) การใช้เทอร์โมมิเตอร์อ้างอิงที่ไม่ได้สอบเทียบเพื่อสอบเทียบเซ็นเซอร์การผลิตเป็นเพียงการถ่ายโอนข้อผิดพลาดที่ไม่ทราบสาเหตุจากเครื่องมือเครื่องหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่ง

สำหรับการปฏิบัติงานที่ประสบปัญหาการควบคุมอุณหภูมิอย่างต่อเนื่อง สาเหตุที่แท้จริงอาจขยายออกไปนอกเหนือจากการสอบเทียบเซ็นเซอร์แล้วยังรวมถึงระบบทำความร้อนแบบบาร์เรลด้วย ที่ การบำรุงรักษาองค์ประกอบเครื่องทำความร้อน ขั้นตอนการตรวจสอบสำหรับการตรวจสอบและเปลี่ยนแถบเครื่องทำความร้อนควรดำเนินการร่วมกับการสอบเทียบเซ็นเซอร์เพื่อให้แน่ใจว่าระบบระบายความร้อนทำงานเป็นหน่วยรวม

ช่วงเวลาการตรวจสอบความถูกต้องและกำหนดเวลาการเปลี่ยน

การกำหนดความถี่ในการสอบเทียบเซ็นเซอร์อุณหภูมิจะขึ้นอยู่กับความสำคัญของการใช้งาน ประเภทของเซ็นเซอร์ที่ใช้งาน และสภาพแวดล้อมการทำงาน ไม่มีช่วงเวลาสากลที่เหมาะกับทุกสถานการณ์

เซ็นเซอร์ที่มีลำดับความสำคัญสูง — โซนควบคุมที่ส่งผลโดยตรงต่อชีตเกจ ความดันหลอมเหลว หรือพื้นที่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในถัง — ควรได้รับการตรวจสอบเป็นรายเดือนหรือรายไตรมาสเป็นอย่างน้อย เซ็นเซอร์ในโซนที่มีความสำคัญน้อยกว่า เช่น ส่วนด้านหลังถังที่จัดการการป้อนโพลีเมอร์แข็ง อาจถูกตรวจสอบทุกครึ่งปี สายการผลิตรีดร่วมที่ผลิตแผ่นหลายชั้นโดยมีความคลาดเคลื่อนของอัตราส่วนชั้นที่แคบ โดยทั่วไปจะต้องมีการสอบเทียบบ่อยกว่าสายการผลิตชั้นเดียวที่ใช้เกรดสินค้าโภคภัณฑ์ที่มีหน้าต่างการประมวลผลที่กว้าง

วิธีการจัดกำหนดการเชิงปฏิบัติจะรวมช่วงเวลาตามเวลาเข้ากับทริกเกอร์ตามเงื่อนไข ปรับเทียบตามกำหนดเวลาที่แน่นอน (เช่น รายไตรมาส) แต่ยังปรับเทียบทันทีเมื่อใดก็ตามที่โซนแสดงพฤติกรรมที่ผิดปกติ: การแกว่งของอุณหภูมิที่ไม่สามารถอธิบายได้ ไม่สามารถรักษาจุดที่ตั้งไว้ได้ หรือการเปลี่ยนแปลงคุณภาพผลิตภัณฑ์กะทันหันซึ่งสัมพันธ์กับโซนถังเฉพาะ ทริกเกอร์ตามเงื่อนไขจะทำให้เกิดปัญหาการตรวจจับที่เกิดขึ้นระหว่างการสอบเทียบตามกำหนดเวลา

การเปลี่ยนเทอร์โมคัปเปิลมักจะคุ้มค่ากว่าการสอบเทียบเซ็นเซอร์ที่มีการเบี่ยงเบนไปอย่างมาก เทอร์โมคัปเปิล Type K ใหม่มีค่าใช้จ่ายเพียงเล็กน้อยจากแรงงานที่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนการสอบเทียบหลายจุดที่เหมาะสม การดำเนินงานจำนวนมากกำหนดช่วงเวลาการเปลี่ยน — โดยทั่วไปคือ 12 ถึง 24 เดือนสำหรับโซนวิกฤติ — และใช้การตรวจสอบการสอบเทียบเพื่อยืนยันว่าเซ็นเซอร์ยังคงอยู่ในเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้จนถึงวันเปลี่ยนตามกำหนดหรือไม่

การเบี่ยงเบนของเซ็นเซอร์อุณหภูมิเพียง 2-3°C สามารถสร้างการเปลี่ยนแปลงที่วัดได้ในความหนืดหลอมเหลวและชีตเกจ ทำให้การสอบเทียบเป็นประจำเป็นกิจกรรมการบำรุงรักษาคุณภาพที่สำคัญ แพลตฟอร์มการอัดขึ้นรูปแผ่นของ JWELL ใช้การเชื่อมต่อเทอร์โมคัปเปิลมาตรฐานพร้อมความสามารถในการเปลี่ยนแบบปลั๊กแอนด์เพลย์ และระบบ PLC ให้การแจ้งเตือนการเบี่ยงเบนของเซ็นเซอร์เมื่ออุณหภูมิของโซนลอยเกินเกณฑ์ที่กำหนดได้ — ทำให้การตรวจสอบการสอบเทียบง่ายขึ้นและทำให้การเปลี่ยนเซ็นเซอร์รวดเร็วโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษ

ผลกระทบต่อคุณภาพการหลอมเหลวและความสม่ำเสมอของกระบวนการ

ความสัมพันธ์ระหว่างความแม่นยำของเซ็นเซอร์กับคุณภาพการหลอมเหลวนั้นเป็นความสัมพันธ์โดยตรงและสามารถวัดผลได้ ความหนืดหลอมเหลวเปลี่ยนแปลงแบบทวีคูณตามอุณหภูมิสำหรับโพลีเมอร์ส่วนใหญ่ โดยทั่วไปมักแนะนำว่าการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหลอมละลาย 1°C จะเปลี่ยนความหนืดประมาณ 2—5% สำหรับโพลีเมอร์อสัณฐาน เช่น PETG และ PMMA และ 1—3% สำหรับโพลีเมอร์กึ่งผลึก เช่น PP และ PET เมื่อเทอร์โมคัปเปิลอ่านค่าได้สูง 3°C ตัวควบคุมจะรักษาอุณหภูมิของบาร์เรลให้เย็นกว่าที่ผู้ปฏิบัติงานตั้งใจไว้ 3°C ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์หลอมที่มีความหนืดมากกว่าการออกแบบกระบวนการที่คิดไว้

ในการอัดขึ้นรูปแบบแผ่น การเปลี่ยนแปลงความหนืดนี้จะแสดงออกมาเป็นการเปลี่ยนแปลงของการพองตัวของแม่พิมพ์ (ส่งผลต่อความกว้างและเกจ) การเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวสำเร็จ (โพลีเมอร์ที่มีความหนืดสูงขึ้นจะจำลองข้อบกพร่องที่พื้นผิวของแม่พิมพ์ได้ง่ายขึ้น) และการเปลี่ยนแปลงของความแข็งแรงหลอมเหลว (ส่งผลต่อพฤติกรรมการดึงลงระหว่างแม่พิมพ์และปฏิทิน) สำหรับแผ่นบางเกจซึ่งพิกัดความเผื่อเกจรวมอาจอยู่ที่ ±5 ไมครอนสำหรับผลิตภัณฑ์ขนาด 300 ไมครอน แม้แต่ข้อผิดพลาดของเซ็นเซอร์ 1°C ก็อาจทำให้งบประมาณด้านคุณภาพทั้งหมดหมดไป

ที่ ระบบ บาร์เรลควบคุมอุณหภูมิการอัดขึ้นรูป มีความแม่นยำพอๆ กับเซ็นเซอร์ที่ป้อนเข้าไปเท่านั้น การลงทุนในเซ็นเซอร์คุณภาพ การสอบเทียบเป็นประจำ และการเปลี่ยนเซ็นเซอร์ก่อนที่จะเกินพิกัดความเผื่อของกระบวนการไม่ใช่เรื่องฟุ่มเฟือย แต่เป็นมาตรฐานขั้นต่ำสำหรับการปฏิบัติงานที่ให้ความสำคัญกับคุณภาพของผลิตภัณฑ์อย่างจริงจัง

คำถามที่พบบ่อย

ค่าความคลาดเคลื่อนความแม่นยำที่ยอมรับได้สำหรับเทอร์โมคัปเปิลแบบอัดขึ้นรูปคือเท่าใด

สำหรับการอัดขึ้นรูปแผ่นที่มีความแม่นยำ ความแม่นยำของเทอร์โมคัปเปิลภายใน ±1.5°C ของอุณหภูมิจริงที่จุดตรวจวัด โดยทั่วไปถือว่าเป็นมาตรฐานขั้นต่ำที่ยอมรับได้ การใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น แผ่นเกรดแสงหรือวัสดุเทอร์โมฟอร์มแบบบางอาจต้องการความแม่นยำภายใน ±1°C การใช้งานสินค้าโภคภัณฑ์ที่มีหน้าต่างการประมวลผลที่กว้างอาจทนได้ ±2—3°C แต่การทำงานด้วยความแม่นยำที่ผ่อนคลายมักจะใช้มาร์จิ้นที่สามารถจัดสรรให้กับตัวแปรกระบวนการอื่นๆ เสมอ

สามารถปรับหรือปรับเทียบเทอร์โมคัปเปิ้ลใหม่ได้หรือไม่ หรือต้องเปลี่ยนเมื่อเทอร์โมคัปเปิลลอยไป

เทอร์โมคัปเปิลที่เป็นโลหะฐาน (ประเภท J และ K) ไม่สามารถปรับเทียบใหม่ได้ในความหมายดั้งเดิม เนื่องจากเอาต์พุตถูกกำหนดโดยคุณสมบัติเทอร์โมอิเล็กทริกของลวดโลหะผสม เมื่อเทอร์โมคัปเปิลที่เป็นโลหะฐานเบี่ยงเบน ตัวเลือกคือการใช้การแก้ไขออฟเซ็ตของคอนโทรลเลอร์หรือเปลี่ยนเซ็นเซอร์ การแก้ไขออฟเซ็ตเป็นที่ยอมรับได้สำหรับการดริฟท์ขนาดเล็กที่มีการบันทึกไว้ แต่การเปลี่ยนจะดีกว่าเมื่อความเบี่ยงเบนเกินกว่าที่ยอมรับได้ของกระบวนการ หรือเมื่ออัตราการดริฟท์บ่งชี้ถึงการย่อยสลายอย่างต่อเนื่อง

สายต่อเทอร์โมคัปเปิลส่งผลต่อความแม่นยำในการสอบเทียบอย่างไร

สายต่อที่ไม่ตรงกับประเภทเทอร์โมคัปเปิลจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดเพิ่มเติมที่จุดเชื่อมต่อทุกจุด การใช้สายต่อ Type K บนเทอร์โมคัปเปิล Type J หรือในทางกลับกัน จะสร้างแรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อปลอมซึ่งเปลี่ยนการอ่านค่าหลายองศา แม้ว่าจะมีประเภทสายไฟที่ถูกต้อง สายต่อพ่วงที่ชำรุด การเชื่อมต่อขั้วต่อหลวม หรือการเดินสายต่อใกล้สายไฟที่มีกระแสไฟสูงสามารถทำให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งทำให้เทอร์โมคัปเปิลที่ผลิตสัญญาณมิลลิโวลต์ขนาดเล็กเสียหายได้

การสอบเทียบ RTD แตกต่างจากการสอบเทียบเทอร์โมคัปเปิลหรือไม่

การสอบเทียบ RTD เป็นไปตามหลักการเปรียบเทียบกับค่าอ้างอิงเดียวกัน แต่ใช้การวัดความต้านทานมากกว่ามิลลิแรงดันไฟฟ้า โดยทั่วไป RTD จะมีความเสถียรมากกว่าและต้องการการสอบเทียบไม่บ่อยนัก แต่ต้องมีการกำหนดค่าแบบสามสายหรือสี่สายเพื่อขจัดข้อผิดพลาดด้านความต้านทานของตะกั่ว ขั้นตอนการสอบเทียบจะคล้ายกัน: เปรียบเทียบเอาต์พุต RTD ที่อุณหภูมิที่ทราบกับมาตรฐานอ้างอิง และบันทึกค่าเบี่ยงเบนใดๆ