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Una guida utile per la scelta della tecnologia temperatura

Misurazione della temperatura

Les Slocombe, UK Services Manager Marketing per ABB attraversa le opzioni disponibili per gli ingegneri che stanno cercando di misurare tale fondamentale dei parametri - temperatura.

La temperatura rappresenta circa la metà delle misurazioni effettuate nei processi industriali. E se si considera che aumentare la temperatura di una reazione chimica di 10 ° C è sufficiente per raddoppiarne la velocità, è facile capire perché una misurazione accurata della temperatura sia così importante.

La scelta del sensore
Quando si tratta di tecnologie fondamentali per il rilevamento della temperatura, esistono due contendenti: termocoppie e termometri a resistenza.

Le termocoppie si basano sull'effetto termoelettrico. Quando due metalli dissimili sono uniti per formare un circuito chiuso, una corrente elettrica scorre quando le loro due giunzioni sono a temperature diverse (giunzione calda e fredda). Anche la tensione sulla giunzione sale con la temperatura, cosicché il riscaldamento di una giunzione di un circuito bimetallico e il mantenimento dell'altra estremità fredda generano una differenza di potenziale che può essere tradotta in una misurazione della temperatura.

I termometri a resistenza operano utilizzando il rilevamento della temperatura di resistenza (RTD), che misura quanto la resistenza di un conduttore varia con la temperatura. Il platino è normalmente usato perché ha una certa risposta, quasi lineare alle variazioni di temperatura. Il cablaggio necessario per trasformare questa semplice relazione in un segnale affidabile può essere complesso, ma i produttori di strumenti prendersi cura di esso all'interno del sensore.

Elementi RTD sono di tre tipi. In elementi ceramici a filo, il filo è fuso in un blocco di ceramica, che lo rende adatto per funzioni generali. Elementi in vetro a filo inserire il cavo saldamente in vetro in modo che siano più adatti per condizioni estreme. Elementi film sottile depositare un film sottile di platino per un ex ceramica. Questo dà un minore ingombro e offre maggiore versatilità per vari intervalli di temperatura e applicazioni.

I dispositivi RTD hanno un intervallo di temperatura compreso tra -200 ° C e + 600 ° C (anche se sono disponibili versioni speciali fino a + 850 ° C). Come famiglia, le termocoppie possono far fronte a una gamma più ampia di + 1800 ° C, sebbene diversi tipi di termocoppie siano più adatti a diverse parti dello spettro di temperatura.

Termocoppie tendono anche ad essere più adatto a condizioni estreme, come ad esempio applicazioni con estrema quantità di vibrazioni o spostamenti rapidi di temperatura. Ciò è dovuto alla costruzione di elementi ceramici RST, che sono più soggetti a danni se sottoposto a gradienti termici estremi. In alcune circostanze possono anche rompere causando il circuito di misura a fallire.

Fornire protezione
La protezione del sensore di misurazione dalle condizioni di processo esterne è essenziale quando si opera in ambienti difficili. All'interno di un tipico gruppo di temperatura, l'elemento sensore scelto è solitamente alloggiato in un tubo protettivo chiamato pozzetto termometrico. Il pozzetto termometrico può essere lavorato da un singolo pezzo di materiale per compiti ardui o fabbricato per compiti generali. Una versione perforata può solitamente resistere fino a circa 550 ° C e 600bar, mentre una versione saldata è adatta fino a 400 ° C e 80bar.

Quando si sceglie il pozzetto termometrico, è importante tenere conto di altri fattori, come il grado di aggressività chimica del mezzo e la quantità di deformazione meccanica che l'assemblea probabilmente dovrà sopportare da erosione, vibrazione e così via. La vita utile accettabile del pozzetto termina in modo tremendamente variabile a seconda dell'applicazione e potrebbe variare da pochi giorni a 20 anni. Un fornitore come ABB, che vanta oltre 120 anni di esperienza in questo settore, può eseguire tutti i calcoli rilevanti per garantire agli utenti finali la scelta giusta per ottimizzare le prestazioni.

La scelta del pozzetto giusto è fondamentale anche per le applicazioni a temperature molto elevate. Mentre le termocoppie in metallo di base possono far fronte a temperature fino a 1200 ° C con la protezione di un pozzetto metallico o in ceramica, è necessaria una termocoppia di metallo prezioso con un pozzetto termometrico in ceramica per temperature più elevate.

La regola base è semplice. Il pozzetto deve essere sempre ad una specifica che soddisfa o supera la costruzione in cantiere circostante o nave. Tuttavia, può essere ancora la pena di ottenere consigli da fornitore strumento per applicazioni difficili o inusuali.

Accesso ai dati
Il pozzetto termometrico è fissato tramite un tubo di prolunga alla testa di connessione, che collega la sonda del sensore al trasmettitore. Il trasmettitore può essere effettivamente alloggiato nella testa, oppure può essere montato nelle vicinanze sul campo o anche da remoto in un pannello di controllo separato.

Trasmettitori da testa di solito sono racchiusi in un alloggiamento e collegati alla sonda, che li rende adatti per la maggior parte degli ambienti di processo. Le versioni Field-montati sono robusti, unità chiuso che possono essere montati in una vasta gamma di ambienti che vanno dalle camere fredde per applicazioni offshore come piattaforme petrolifere. Ferrovia e trasmettitori montati su rack sono situati in remoto in controllo di impianti a pannelli.

Qualunque sia l'opzione adatta all'applicazione, è importante verificare con il fornitore la stabilità a lungo termine del trasmettitore. Ad esempio, i trasmettitori della gamma ABB sono noti come "full-potted", il che significa che sono completamente incapsulati in resina epossidica. Ciò li rende relativamente invulnerabili alle vibrazioni, alla contaminazione, all'umidità e ai cambiamenti della temperatura ambiente che possono causare deriva in alcuni degli altri trasmettitori sul mercato.

E se l'applicazione è critica, probabilmente vale la pena pagare per un'unità che include le più recenti funzionalità di autodiagnostica. È inoltre possibile avere requisiti speciali, ad esempio, per trasmettitori a prova di esplosione o intrinsecamente sicuri per aree pericolose.

L'uscita standard dai trasmettitori è stata tradizionalmente un segnale 4-20mA, ma questa viene sempre più sostituito in molti settori dalla comunicazione bus di campo. Fieldbus è ormai una tecnologia matura in molti settori e sta permettendo alle aziende di adottare una visione molto più strategica centralizzata di controllare i loro impianti ed edifici, per non parlare contribuendo a ridurre i costi di manutenzione.

La cosa delicata per i fornitori di strumenti è sapere con quale standard di comunicazione lavorare. Ci sono tre contendenti principali - HART®, Profibus e Foundation Fieldbus - e nessuno di loro è ancora riuscito a raggiungere il dominio reale in ogni mercato. Al momento, gli Stati Uniti sembrano favorire la Foundation Fieldbus, mentre Profibus è più popolare in Europa.

Vale la pena tenere presente questo fatto adottando trasmettitori che saranno il più flessibili possibile sulla connessione a qualsiasi nuovo sistema di controllo che potrebbe essere installato in futuro. Ad esempio, i trasmettitori ABB possono comunicare con i sistemi utilizzando uno dei tre standard.

Si paga per farlo bene
Misurare la temperatura può essere normale, ma è solo perché è così vitale. E se qualcosa è così vitale, vale la pena prendersi un po 'di tempo per assicurarsi di fare la scelta giusta. Se non sei affatto sicuro, contattare un fornitore di strumenti affidabile per un consiglio potrebbe essere l'opzione migliore.

ABB Limited, Warrington, Cheshire può essere contattato:
Tel: 01925 741111 Fax: 01925 741 212 E-mail: [Email protected] Web: www.gb.abb.com

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