تجهیزات اندازه گیری دما

ترمومتر و ترانسمیتر ها برای استفاده در صنعت فرآیند

اندرس هاوزر Endress+Hauser مجموعه کاملی از ترمومتر های فشرده، ترمومتر های مدولار، ترموول، ترانسمیتر ها و لوازم جانبی را برای انواع صنایع فرآیندی مانند نفت و گاز، مواد شیمیایی، غذا و نوشیدنی، علوم زندگی، مواد اولیه و فلزات، قدرت و انرژی ارائه می دهد.

مزایا اندازه گیری دما توسط اندرس هاوزر

• بالاترین میزان در دسترس بودن و ایمنی کارخانه از طریق مطمئن ترین فناوری سنسور و کالیبراسیون های قابل ردیابی و معتبر
• صرفه جویی در هزینه و بهینه سازی فرایند از طریق سنسورهای سریع ، قوی و بسیار دقیق iTHERM
• کمترین هزینه های عملیاتی از طریق ادغام بدون درز، جابجایی آسان و طول عمر طولانی
• صدور گواهینامه بدون مشکل از طریق تأییدیه های بین المللی
• کاربرپسندی و پشتیبانی متخصص در تمام مراحل چرخه کار

مجموعه گسترده و در دسترس جهانی ترمومتر های استاندارد، ترانسمیتر های دما و راه حل های مهندسی شده اندرس هاوزر  را به یکی از پیشروترین ارائه دهندگان کامل بین المللی فناوری اندازه گیری دما برای اتوماسیون فرآیند تبدیل می کند. دامنه وسیع تولید و درجه بالای توسعه داخلی، از سنسورهای اولیه و لوازم الکترونیکی گرفته تا راه حل های خاص سفارشی، در اینجا تفاوت اساسی ایجاد می کند. اندرس هاوزر به عنوان یک شریک قابل اعتماد و نزدیک برای مشتریان خود، از تخصص محصول و راه حل خود برای توسعه محصولات نوآورانه که مزایای عالی مشتری را تولید می کند، استفاده می کند. این محصولات شامل اولین ترمومتر خودکار کالیبره کننده جهان iTHERM TrustSens و ترمومتر های منحصر به فرد مانند iTHERM QuickSens و StrongSens ، ترانسمیتر های دما عالی مانند iTEMP TMT162-SIL2/3 و حتی محلول های چند نقطه ای برای اندازه گیری 2 بعدی/سه بعدی در دستگاه های هضم کننده است. اندرس هاوزر به عنوان شریک متخصص شما در کلیه مسائل مربوط به فناوری اندازه گیری دما، سهم بسزایی در اطمینان و کارآیی بیشتر فرآیندهای شما و افزایش کیفیت محصولات نهایی دارد.
با تجربه گسترده در بخش نفت و گاز، اندرس اوزر به شما کمک می کند تا عملکرد، رعایت و پیشرفت را داشته باشید.
از اکتشاف تا پالایشگاه، از ذخیره سازی تا توزیع، از ارتقاء کارخانه تا پروژه های جدید، اندرس هاوزر تخصص برنامه را برای کمک به شما در موفقیت دارد.

نمای کلی اندازه گیری دما

دما اندازه گیری شده ترین متغیر در صنایع فرآیندی است و اغلب مهمترین عامل است. اندازه گیری نادرست، هرچند کوچک می تواند بر کارایی، مصرف انرژی و کیفیت محصول تأثیر سوء داشته باشد. اندازه گیری ها معمولاً با آشکارساز دمای مقاومت یا حسگر ترموکوپل و مدار تهویه سیگنال (اعم از تمرانسمیتر دما یا کانال ورودی به سیستم کنترل توزیع شده یا کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی) انجام می شود تا سیگنال را تا 4-20 میلی آمپر تقویت کند.

سنسورها و ترانسمیتر های دمای روزمونت چگونه کار میکند؟

ترموول ها

ترموول ها لوله های فلزی بسته ای هستند که با فشار محکم در ظروف یا لوله ها نصب می شوند و از سنسور های دما در برابر شرایط سخت صنعتی مانند تنش ناشی از جریان، فشار بالا و مواد شیمیایی خورنده محافظت می کنند. علاوه بر این، ترموول ها اجازه می دهند تا سنسور برای کالیبراسیون یا تعویض بدون نیاز به خاموش شدن فرآیند یا تخلیه لوله از فرآیند خارج شود. از بین بسیاری از طرح های ترموول، رایج ترین آنها رزوه، جوش و فلنج است.

سنسور ها

درجه حرارت بالا، فشار و ارتعاش، دستگاه های اندازه گیری دما را در محیط های صنعتی ضروری می سازد. کنترل مداوم فرآیند نیاز به دقت، تکرارپذیری و ثبات دارد و در حالی که ممکن است از چندین نوع سنسور استفاده شود، RTD ها و ترموکوپل ها رایج ترین هستند. اندازه گیری دما اغلب بیشترین تأثیر را بر کارایی، کیفیت و ایمنی دارد، بنابراین هنگام انتخاب سنسورها در یک سیستم اندازه گیری دما، باید ملاحظات دقیقی مورد استفاده قرار گیرد.

ترانسمیتر ها

ترانسمیتر های دمای هوشمند سیگنال های تمام آشکارسازهای دمای مقاومت صنعتی (RTD) و ترموکوپل ها را می پذیرند و سیگنال های ورودی اندازه گیری را به سیگنال خروجی 4-20 میلی آمپر تبدیل می کنند. این دستگاه ها که در بسیاری از سبک ها و محفظه ها موجود هستند، می توانند با یک مجموعه سنسور/ترموول در نقطه اندازه گیری نصب شوند یا از راه دور نصب شوند و یک سیگنال سیم دار یا بی سیم را منتقل کنند. برای انعطاف پذیری برنامه، این ترانسمیتر ها را می توان به صورت محلی یا از راه دور پیکربندی کرد.

اصول یک آشکارساز دمای مقاومتی (RTD)

نحوه عملکرد آشکارسازهای دمای مقاومتی (RTD)، نحوه کالیبره کردن، مزایا و معایب و موارد استفاده در صنعت را بیاموزید.

دما یکی از معمول ترین مقادیر فیزیکی اندازه گیری شده در صنعت است. به عنوان مثال، تولیدکنندگان مواد غذایی و نوشیدنی باید شرایط دمایی خاصی را حفظ کنند تا اطمینان حاصل شود که محصولات آنها با مقررات سازمان غذا و دارو (FDA) مطابقت دارد و از فساد جلوگیری می کند. صنایع شیمیایی برای کنترل سینتیک واکنش و جلوگیری از واکنش‌های فرار و واکنش‌های جانبی و همچنین برای بهینه‌سازی مصرف انرژی باید دما را به دقت کنترل کنند.

آشکارساز دمای مقاومتی (RTD) چگونه کار می کند؟

راه‌های زیادی برای اندازه‌گیری دما وجود دارد که بیشتر آنها از اتم‌های داغ‌تر که انرژی بیشتری دارند و در نتیجه سریع‌تر ارتعاش می‌کنند، بهره می‌برند. روش‌های انبساط حرارتی تشخیص دما، مانند انبساط جیوه (یا الکل رنگی) در دماسنج، گواه این ارتعاش سریع‌تر است.

ولتاژ Seebeck

پاسخ الکتریکی مواد نیز با دما تغییر می کند. اگر دو فلز غیرمشابه در تماس باشند، ولتاژی تولید می کنند که ولتاژ Seebeck نامیده می شود. ولتاژ Seebeck به صورت خطی با دما تغییر می کند. ترموکوپل ها بر اساس این اثر دما را اندازه گیری می کنند.

با گرم شدن یک ماده، مقاومت الکتریکی آن افزایش می یابد. اتم‌های موجود در ماده سریع‌تر ارتعاش می‌کنند، و بنابراین، الکترون‌های در حال جریان احتمال بیشتری دارد که توسط الکترون‌های موجود که در مدار این اتم‌ها به دام افتاده‌اند دفع شوند. همانطور که هر کسی که به یک توپ بسکتبال شوت می کند می داند، اگر مدافع دست های خود را در راه تکان ندهد، شلیک به سبد آسان تر است. همین امر در مورد الکترونی که سعی در عبور از یک ماده دارد صادق است. اگر دما به صفر مطلق کاهش یابد (بدون حرکت اتمی)، مقاومت بسیار کم خواهد بود، زیرا الکترون‌ها با حرکت تصادفی این اتم‌ها مواجه نمی‌شوند و می‌توانند به راحتی از آن عبور کنند.

شکل 1. چندین پروب تجاری RTD. RTD داخل این محفظه های فلزی است. تصویر استفاده شده توسط EI-Sensor

آشکارساز دمای مقاومت یا دستگاه دمای مقاومت (که هر دو به اختصار RTD نامیده می شوند)، روشی برای اندازه گیری دمای یک ماده با استفاده از این اثر است. با تغییر دما، مقاومت یک سیم نازک افزایش می یابد. شکل 1 چندین پروب تجاری RTD رزوه دار را نشان می دهد.

آشکارساز دمای مقاومتی (RTD) چیست؟

RTD به سادگی یک تکه سیم فلزی است که معمولاً پلاتین است که در دمای 0 درجه سانتیگراد مقاومت مشخصی دارد.

شکل 2. نمودار یک آشکارساز دمای مقاومتی (RTD). تصویر استفاده شده توسط پسندرسون

همچنین باید مقاومت قابل پیش بینی با تغییر دما داشته باشد. این تغییر مقاومت با یک معادله خطی توصیف می شود. به عنوان مثال، یکی از رایج ترین RTD های موجود در بازار "Pt100" است که مخفف سیم پلاتین با مقاومت 100 Ω در دمای 0 درجه سانتی گراد است. این RTD را می توان با این معادله نیز توصیف کرد:

R = (0.385 ^Ω_℃)T + 100Ω

جایی که R مقاومت و T دما است. حل شده برای T:

T = (2.597 ^℃_Ω)R - 259.7℃

مدار پل وتستون

در حالی که تغییر مقاومت را می توان با یک مولتی متر اندازه گیری کرد، یک روش بسیار رایج تر برای اندازه گیری تغییر مقاومت استفاده از مدار پل وتستون است. شکل 3 یک پل وتستون را برای مرجع نشان می دهد. RTD به عنوان یک مقاومت قابل تنظیم عمل می کند، و بنابراین، می تواند جایگزین Rx شود. با تغییر مقاومت، ولتاژ اندازه‌گیری شده در نقطه صفر نیز تغییر خواهد کرد.

شکل 3. پل وتستون

می توان از دانش آنها در مورد تحلیل مدار و معادله خطی RTD برای محاسبه تغییر دما برای یک تغییر ولتاژ معین استفاده کرد. یک روش رایج تر برای تعیین دما از طریق روش کالیبراسیون است.

نحوه کالیبره کردن یک آشکارساز دمای مقاومتی (RTD)

برای کالیبره کردن RTD، RTD را در یک حمام آب یخ قرار دهید. وقتی تغییر ولتاژ متوقف شد، دما (روی یک دماسنج کالیبره شده) و ولتاژ مدار پل وتستون را یادداشت کنید. این فرآیند را با آب دمای اتاق، آب گرم شده، آب جوش و غیره تکرار کنید. هر چه نقاط داده بیشتر باشد، بهتر است. از آنجا می توان این نقاط را رسم کرد و بهترین خط را پیدا کرد که رابطه بین ولتاژ و دما را توصیف می کند.

شکل 4. راهی برای کالیبره کردن RTD

عملیات کالیبراسیون مدتی طول می کشد تا انجام شود. با این حال، یکی از مزایای بزرگ کالیبراسیون این است که به طور خودکار تغییرات دما را در سیم کشی مجاور محاسبه می کند، زیرا مقاومت آن در حال تغییر است، درست مانند مقاومت RTD در حال تغییر است.

مزایا و محدودیت‌های آشکارسازهای دمای مقاومتی (RTD)

RTD ها می توانند اندازه گیری دقیق دما را ارائه دهند، مشروط بر اینکه دما به سرعت تغییر نکند. بنابراین، می توان از آنها برای واکنش ها و فرآیندهای تکرار شونده و حالت پایدار استفاده کرد.

RTD ها نسبت به سایر سنسورهای دما کندتر پاسخ می دهند. برای درک علت، سه حالت انتقال حرارت وجود دارد: رسانایی، همرفت و تابش.

رسانایی نیاز به گرما دارد تا مستقیماً بین دو ماده جامد جریان یابد، مانند لمس یک اجاق گاز داغ. همرفت انتقال حرارت به دلیل حرکت سیال مانند دمیدن در سوپ داغ است. انتقال حرارت تشعشعی به این می پردازد که کدام طول موج ها و با چه شدتی از یک جسم ساطع می شود، مانند احساس گرما از یک آتش باز.

RTD مستقیماً محیط گرم شده را لمس نمی کند و بنابراین هدایت محدود است. RTD ها اغلب در یک محفظه تخلیه قرار می گیرند که همرفت را محدود می کند. انتقال حرارت تشعشعی امکان پذیر است، اگرچه در دماهای بالا بسیار کارآمدتر است. بنابراین، هر سه روش انتقال حرارت در RTD بسیار کندتر هستند.

نکته دیگر مقاومت سیم های سربی است که RTD را به اندازه گیری شما متصل می کند. مقاومت این لیدها با دما نیز افزایش می یابد. اگر لیدها با لیدهای بلندتر جایگزین شوند، مقاومت افزایش می یابد و درصد بیشتری از مقاومت کل را تشکیل می دهد.

راه های مختلفی برای غلبه بر مشکلات ارائه شده توسط سیم های سربی وجود دارد. به طور کلی، سیم های سربی را کوتاه نگه دارید و RTD را در صورت امکان کالیبره و بررسی کنید. اگر سیستم با سیم‌های RTD کالیبره شود، مقاومت لیدها در دماهای خاص را محاسبه می‌کند. همچنین، RTD‌ها را می‌توان به‌جای اجرای لیدهای طولانی‌تر، به ترانسمیترهای دما بی‌سیم برای ثبت اطلاعات وصل کرد.

RTD ها تنها یکی از روش های اندازه گیری دما هستند. آنها به ویژه زمانی مفید هستند که دماها باید به دقت اندازه گیری و ثبت شوند، اما انتظار نمی رود خیلی سریع تغییر کنند.

کاربرد آشکارساز دمای مقاومتی (RTD) در صنعت

RTD ها در اندازه گیری دقیق دما بسیار عالی هستند، مشروط بر اینکه دما خیلی سریع تغییر نکند. آنها ناهموار هستند و عمر مفید بالایی دارند.

این عوامل باعث می شود RTD ها برای نظارت مستمر فرآیند مناسب باشند. راکتورهای پیوسته، ستون‌های تقطیر و مبدل‌های حرارتی از RTD برای اهداف کنترل فرآیند آماری (SPC) استفاده می‌کنند. از داده ها می توان برای ردیابی دمای آهسته در داخل یک راکتور، شرایط خزش در لوله های بخار و غیره استفاده کرد.

RTD برای واکنش هایی که می توانند به سرعت فرار کنند یا در حلقه های کنترل محکمی که این نوع واکنش ها را کنترل می کنند مناسب نیست. به دلیل زمان پاسخ آهسته، نباید در جاهایی که ممکن است یک واکنش فراری رخ دهد و به سرعت از کنترل خارج شوند استفاده شوند.

علاوه بر این محدودیت، RTD ها با موفقیت در تعدادی از صنایع مورد استفاده قرار گرفته اند. به عنوان مثال، صنایع تولید مواد غذایی و نوشیدنی می توانند از RTD ها برای نظارت دقیق بر سیستم های تبرید و سیستم های گرمایشی استفاده کنند. ملاحظات ایمنی و قانونی مستلزم ثبت دقیق سوابق فرآوری مواد غذایی است تا بتوان از محصولات آلوده جلوگیری کرد و در صورت ورود به بازار، به سرعت فراخوان داده شود. RTD ها با خدمات دقیق، قابل اعتماد و بدون نیاز به تعمیر و نگهداری اغلب برای اندازه گیری دما در این محیط ها استفاده می شوند. از آنجایی که دمای یک سیستم تبرید بزرگ به سرعت تغییر نمی کند، برای این نوع ثبت و کنترل مناسب هستند.

RTD ها را در چه صنعتی دیده اید؟ مزایا و محدودیت هایی که دیده اید چیست؟

برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

مقالات مرتبط