Kuinka lämpötila-anturi rakennetaan
Lämpötila-antureiden ulkonäkö on hyvin vaihteleva, koska käyttökohteet vaihtelevat. Siksi ei voida sanoa, että kaikilla lämpötila-antureilla on vakiomuotoinen ulkoasu. Toisaalta voidaan puhua anturin vakiomallista, joka yhdessä suojataskun, kaulaputken, mittaussauvan ja kytkentäkopan kanssa muodostaa täydellisen instrumentin.
Mittausauva
Lämpötila-anturin keskeisin osa on itse mittauselementti (sauva). Mittauselementit perustuvat metalleihin tai metallien yhdistelmiin, joiden ominaisuutena on tietty vastusarvo kussakin lämpötilassa. Mittauselementit valitaan kussakin käyttökohteessa vallitsevien olosuhteiden perusteella. Koska mitataan vain pieniä sähköisiä signaaleja, mittauselementin lähtösignaali on herkkä huonolle johdineristykselle ja sähköisille häiriöille. Mittauselementtien suojaamiseksi ja toiminnan varmistamiseksi ne on asennettu mineraalieristettyyn kaapeliin (lyhennetty MI-kaapeli). Se koostuu yksinkertaisista johtimista ohuessa metalliputkessa, jonka eristeenä on tiiviisti pakattu magnesiumoksidi. MI-kaapeli on yleisimpiä halkaisijoina 3 ja 6 mm, ja toisessa päässä on kytkentäkeramiikka tai lämpötilalähetin. Pt100 ja standardoidut termoelementit ovat yleisimpiä mittauselementtejä.
Yksinkertainen muoto mittauslaitteesta on sijoittaa langalla kytketty mittauselementti pohjaan sijoitettuun putkeen, jonka pohjassa on lämpötahna. Lämpötahna tarjoaa paremman lämpösiirron kärjessä. Tämän menetelmän käyttöalue on kuitenkin rajallinen kapeamman mittausalueen vuoksi, mutta se kestää yleensä hyvin mekaanisia rasituksia, kuten tärinää ja iskuja.
Lämpötila-antureissa, jotka ovat alttiina paineelle tai taivutuskuormalle, johtimille on annettava suurin mahdollinen liikkumisvapaus, jotta estetään kuorman siirtyminen.
Tiesitkö että!
KROHNE Inorin mittausyksiköt perustuvat normaalisti MI-kaapeliin lukuun ottamatta termoelementtejä tyyppi S, R ja B, joissa käytetään keraamisia putkia mittausosan rakentamiseen. KROHNE Inor Pt100 -elementin kiinnitys mittauslaitteeseen on ainutlaatuinen. Eristemateriaalilla täyttämällä varmistetaan hyvä eristys ja että elementti ei voi liikkua.
Kytkentäkopat
Kytkentäkopan tarkoitus on suojata kytkentäkeramiikkaa tai muunninta esim. ympäristön kosteudelta ja pölyltä. Kytkentäkoppaa valittaessa on pidettävä mielessä useita tärkeitä seikkoja. Tärkeä tekijä on materiaalin valinta. Koppa valetaan yleensä alumiinista ja on jauhemaalattu, jotta se ei olisi liian raskas. Lämpötilaa mitattaessa ulkona kovassa ympäristössä, kuten merellä tai autiomaassa hiekkamyrskyissä, suositellaan usein teräksestä valettua kytkentäkoppaa. Happoisissa ympäristöissä muovipäät ovat yleisiä korroosion välttämiseksi. Kytkentäpään sisähalkaisija on standardoitu ja sitä kutsutaan muodoksi A tai B, mutta on myös pienempi tyyppi nimeltä M.
Kannen muotoilu ja kiinnitys kytkentäkopan runkoon on toinen tärkeä näkökohta koppaa valittaessa. Jos esimerkiksi tarvitaan säännöllisesti pääsy sisäosiin, valitaan usein pää kannella, joka on kiinnitetty saranoilla. Jos tarvitaan vedenpitävä vaihtoehto, valitaan mieluiten ruuvattu kansi. Tapauksissa, joissa halutaan paikallisnäyttö, valitaan kytkentäkansi, jossa on ikkuna.
IP-luokan määritetty arvo on se, mikä voidaan saavuttaa korkeintaan. Ylempien IP-luokkien saavuttamiseksi tarvitaan ylimääräinen tiiviste kytkentäkopan ja kaulan putken ja vastaavien kaapeliläpivientien välillä.
Katso kytkentäpäiden valikoima
Kaulaputki
Kaulaputkea käytetään pääasiassa kytkentäkopan etäisyyden säätelyyn prosessista joko siksi, että se kuumenee liian kuumaksi korkeassa prosessilämpötilassa tai kytkentäkopan saamiseksi eristeen ulkopuolelle säiliön tai putken eristeestä. Kaulaputket ovat useimmissa tapauksissa edullisia ohutseinäisiä metalliputkia, jotta minimoidaan lämmön siirtyminen putkea pitkin. Kaulaputkea ei saa kuitenkaan sijoittaa liian kauas, koska prosessin aiheuttama tärinä voi rikkoa ne, varsinkin silloin kun käytetään raskaita kytkentäkoppia.
1. Prosessilämpötila + 220 ° C
2. Prosessin lämpötila + 400 ° C
3. Prosessilämpötila + 570 ° C
4. Lämpötila kytkentäkopassa
5. Kaulaputken pituus
HUOMAUTUS! Kaavio näyttää vain lämpötilan nousun. Ympäristön lämpötila on lisättävä tähän.
Prosessiliitäntä
Yksinkertaisin tapa kiinnittää lämpötila-anturi on kiinnittää suojaputki prosessiin kiristysruuviliitännällä, katso alla oleva kuva 1. Etuna on, että pituutta voidaan säätää jälkikäteen ja näin minimoida varastossa olevien pituuksien määrä. Jos halutaan mahdollisuus säätää lisäosan pituutta, valitaan PTFE: llä tai kuidulla varustettu tiiviste. Jos taas halutaan korkean paineen kestävää, valitaan teräksellä leikattu tiiviste (jonka asentoa ei voida säätää jälkikäteen).
Anturi voidaan kiertää prosessiin hitsattuun kierteitettyyn hitsausyhteeseen (kuvat 1 ja 2 yllä). Kuvan 2 mukaisten kierteellisten antureiden asennuspituus on määritettävä etukäteen. Kierreliitäntäisiin antureihin käytetään yleensä ISO 228 G1/2 tai ASME B1.20.1 1/2 -14 NPT mukaisia kierteitä. Muitakin voidaan luonnollisesti toimittaa.
Vaihtoehtona ovat laippaliitokset, jotka on pultattu vastalaippaa vasten, kuva 3.
Todella korkeissa paineissa suojatasku hitsataan suoraan säiliöön / putkeen tai käyttäen hitsausyhdettä, kuva 4.
Upotuspituus lasketaan kiinnityskohdasta eli laipasta / yhteestä alaspäin eikä siis vain putkeen ulottuvasta osasta, joka altistuu virtaukselle.
Suojaputki/-tasku
Pelkkä mittaussauva riittää täysin, jos mitataan ilman lämpötilaa. Jos käytössä on kuitenkin aggressiivisia kaasuja tai nesteitä, nopeita virtauksia tai korkeita paineita, mittaussauva on suojattava suojaputkella tai -taskulla. Suojaputken/ -taskun muotoilu määräytyy mittauspisteen olosuhteiden mukaan.
Alla on joitakin esimerkkejä siitä, mikä määrittää suojaputken/- taskun valinnan:
Suojaputken häviöt
Suojaputken häviöt syntyvät, kun suojaputki yhdistää kuuman vyöhykkeen ja kylmemmän vyöhykkeen. Metalli, jolla on hyvä lämmönjohtavuus, johtaa lämpöä ulos putken läpi ja jäähdyttää mittauskärkeä. Tämän seurauksena anturi näyttää liian alhaisen arvon. Tämä virhe on sitä suurempi, mitä lyhyempiä suojaputkia käytämme. Mittausvirheen pienentämiseksi olisi siksi käytettävä riittävän pitkää upotussyvyyttä. Yleensä riittää, että upotussyvyys on vähintään 10 kertaa kärjen halkaisija.
Kapeat prosessiputket
Tapauksissa, joissa prosessiputket ovat haluttua upotuspituutta kapeammat, voidaan käyttää T-putkea, mikä mahdollistaa pidemmän upotussyvyyden päävirtaukseen kuin jos valitaan kohtisuora asennus prosessiputkeen. Tämä mahdollistaa ohuempien putkien käytön anturin suojaputkena, mikä vähentää lämmönjohtavuutta suojaputkea pitkin.
Vasteajat
Jotkut käyttökohteet vaativat nopeutta eli kuinka nopeasti lämpötila-anturin on reagoitava lämpötilan muutoksiin. Vasteajat mitataan sen mukaan, kuinka kauan kestää, ennen kuin lämpötila saavuttaa 50 % tai 90 % lämpötilan muutoksesta. Koska anturielementti mittaa omaa lämpötilaansa, vasteaika riippuu siitä, kuinka paljon massaa on lämmitettävä anturielementin ympärillä. Mitä enemmän massaa, sitä pidempi vasteaika. Suojaputket on siis pyrittävä tekemään mahdollisimman pienellä halkaisijalla. Tapauksissa, joissa mekaaninen kuormitus ei salli sitä, on huolehdittava siitä, että elementin ja väliaineen välinen lämmönjohtavuus on optimaalinen. Paras vaikutus saavutetaan minimoimalla ilmarako mittaussauvan ja suojaputken välillä
Tiesitkö että!
KROHNE Inorin erikoisrakenteella suojaputken kärjessä on sovitushylsy, jonka avulla ilmarako mittaussauvan ja suojaputken seinämien välillä on minimoitu, jotta nopeampi vasteaika voidaan saavuttaa. Nesteissä vasteaika voidaan jopa puolittaa.
Hylsyrakenne tarkoittaa myös sitä, että tärinänkestävyys paranee merkittävästi. Se estää tehokkaasti mittaussauvaa osumasta suojaputken sisäseiniin ja samalla anturijohtojen rikkoutumisriski on minimoitu. Anturin käyttöikä pidentyy ja mittauksen luotettavuus kasvaa.
Mekaaninen kuorma
Suojaputki altistuu erilaiselle kulumiselle sovelluksesta riippuen. Paine, tärinä, taivutus ja puhallus ovat yleisimpiä mekaanisia kuormituksia, joihin lämpötila-anturit altistuvat.
Paine ja taivutus
Mittausvastukset, jotka ovat alttiina paineelle tai taivutukselle, muuttavat vastuksen arvoa enemmän tai vähemmän rakenteesta riippuen. Muutos on sitä suurempi mitä lujempi vastusmetallin ja sen rungon välinen liitos on. Lämpötila-anturi on siis suunniteltava siten, että kuormat eivät siirry mittausvastukseen.
Tärinä
Voimakas tärinä voi johtaa sisäisten johtimien, suojaputkien ja kaulaputkien rikkoutumiseen.
Siksi tärinänkestävien vastusantureiden sisäisten mittausjohtojen tulee voida liikkua mahdollisimman vähän.
Värähtely
Kun neste tai kaasu kulkee suojaputken läpi, virtaus rikkoutuu ja luo kierteet putken ympärille. Tämä johtaa sykkivään alipaineeseen, joka taivuttaa putkea, kunnes putken joustavuus vetää sen takaisin ja syntyy värähtelyä. Jos värähtelytaajuus on sama kuin suojaputken luonnollinen taajuus, putken kärki värähtelee niin voimakkaasti, että putki lopulta irtoaa. Vaikka suojaputki ei rikkoonnu, se voi vaikuttaa mittauselementtiin väliaikaisesti tai pysyvästi.
On olemassa kaksi eri standardia, miten luonnollinen taajuus lasketaan, DIN 43772 ja ASME 19.3, joista viimeinen on yleisin. Yksi tapa vähentää virtauksen vaikutusta on laittaa suojatasku putken mutkaan niin, että kärki osoittaa virtausta kohti. Jos tämä ei ole mahdollista, voidaan anturi asentaa kulmaan virtaukseen nähden. Lyhyemmän pituuden valitseminen tai halkaisijan ja muodon muuttaminen voi myös parantaa mittaustulosta. KROHNE Inorilla on uusimmat työkalut sen laskemiseksi, ovatko suojataskun mitat riittävät sovellukseen ja voimme antaa suosituksia siitä, kuinka tasku tulisi suunnitella kestämään nämä rasitukset.
Kuluminen
Kuluminen on yleistä suurivirtauksisissa savupiipuissa. Kovat hiukkaset osuvat suojataskun pintaan hioen pintaa siten, että lopulta tulee reikiä. Tämä voidaan minimoida valitsemalla kestävämpi materiaali suojataskuun tai päällystämällä suojataskun pinta kestävällä pintakerroksella.
Korkea lämpötila
Kun metalli altistetaan korkeille lämpötiloille happamassa ympäristössä, muodostuu hehkutuskalvo, joka aiheuttaa oksidikerroksen halkeilua ja lopulta irtoamista, mikä heikentää suojaputkea. Tämä on helpointa korjata valitsemalla suojatasku, joka on valmistettu korkealämpöisestä teräksestä tai keraamisesta materiaalista.
