Правильно подобранный датчик температуры – залог выпуска качественной продукции
Температура – основной параметр, который контролируют в тех.процессах и в быту.
Измерение температуры в промышленности особенно важно, потому что она определяет качество производимого товара. Чтобы не допустить брака продукции, нужен правильный подбор датчика и обеспечение точности измерения.
Причины брака:
1. Слишком большая тепловая инерция датчика
Тепловая инерция – это то, как быстро датчик реагирует на изменение температуры. Актуально для быстропротекающих процессов. Если датчик работает с недопустимой задержкой, то реальная температура на данный момент – неизвестна. Регулятор просто может не успеть остановить процесс. Со всеми вытекающими…
2. Неверный подбор: диапазон измерения датчика не подходит под температурный диапазон техпроцесса
Как следствие – частые остановы оборудования. Контроллер или терморегулятор «не видит» датчик, потому что он был выбран максимум на 400 °С, например, а в ходе процесса случаются превышения этой температуры.
Результат: простой производства, т.к. включилась сигнализация об аварии.
3. Ошибка в выборе места замеров
Например, датчик температуры наружного воздуха необходимо прикреплять на северной стене здания под защитным козырьком, но не над окном или дверью.
В техпроцессах то же самое: неверный выбор точки измерения влечет за собой непредставительные данные о температуре.
Результат: брак товара.
4. Точность измерения
Есть более точные и менее точные датчики, с различной погрешностью и точностью показаний. Необходимо подбирать датчик исходя из требований к конкретному техпроцессу. Например, для измерения температуры в инкубаторе применили термопару, имеющую погрешность 2,5 °С. Но для такого чувствительного к температуре процесса это слишком много!
Результат: закладка яиц испорчена.
Итак, как не допустить ошибок при контроле температуры технологического процесса и избежать брака продукции?
Термометры сопротивления
У таких датчиков в зависимости от температуры меняется выходное сопротивление.
Самые популярные в России НСХ (цифра – это Омы при 0°С, металл – материал сенсора):
• медь 50М, 100М
• платина 50П, 100П, Pt100, Pt500, Pt1000
• никель Ni1000
НСХ – это полином или таблица значений в соответствии с ГОСТ Р 6651-2009, которая четко описывает зависимость «сопротивление-температура».
Термопары
При изменении температуры «горячего» спая меняется термоЭДС (ГОСТ Р 8.585-2001). Основные НСХ датчиков, производимых компанией ОВЕН:
ДТПК (ТХА, хромель-алюмель)
ДТПL (ТХК, хромель-копель)
ДТПJ (ТЖК, железо-константан)
ДТПN (ТНН, нихросил-нисил)
ДТПS (ТПП, платинородий-платина 10 %)
Полное название - это материалы обоих электродов термопары.
У каждой термопары своя чувствительность – на сколько увеличится ТЭДС при изменении температуры рабочего спая на один градус?
Термисторы
При определенном значении температуры сопротивление на выходе такого датчика резко меняется. В основном используются термисторы 10 кОм при 25 °С.
Комплекты термометров сопротивления – это два датчика сопротивления, обычно 100П или Рt100, составленные в пару. Имеют минимальные отклонения в показаниях относительно друг друга, применяются для коммерческого учета тепла.
Работа над ошибками:
1. Диапазон измерения температуры
Это очень важно знать. Также нужно представлять себе весь ход техпроцесса.
2. Тепловая инерция (запаздывание)
Запаздывание показаний датчика присутствует всегда; оно может составлять от долей секунды до нескольких минут.
Тепловая инерция зависит от многих факторов – чувствительного элемента, толщины стенок защитной арматуры датчика и гильзы (термокармана), установки датчика и т.д. Для увеличения быстродействия производители заполняют внутреннее пространство датчика термопастой или песком.
Чем тоньше стенка арматуры – тем датчик «отзывчивее». Если датчик устанавливается в термокарман, то зазор между арматурой датчика и внутренней поверхностью термокармана должен быть минимальным.
При этом важно помнить, что чем тоньше стенка монтажной части датчика, тем меньшее давление он может выдержать.
3. Правильное расположение сенсора
Сам чувствительный элемент – сенсор – обязательно должен находиться в зоне измерения.
Для измерения температуры воздуха…
• Снаружи - датчик монтируется под козырек на северную сторону здания. Не рекомендуется устанавливать датчики рядом с дверьми, окнами, вентиляционными отверстиями.
• В помещении – при выборе места установки датчика следует избегать солнечных мест и застойных зон.
• В печи – рабочий спай или сенсор располагаем поближе к термообрабатываемым материалам.
При монтаже датчика в трубопроводы:
• В потоке должно находиться не менее 2/3 длины погружной части датчика. Сенсор располагают либо на оси потока, либо чуть ниже.
• Если выбран не врезной, а накладной датчик, то выполняем следующие рекомендации: трубу зачистить, нанести термопасту, датчик прижать к трубе хомутиком или двумя, сверху укрыть теплоизоляцией.
4. Погрешность
Для термопар и термосопротивлений существуют классы допуска. Они показывают, насколько точно датчик может воспринимать и передавать реальную температуру.
Классы допуска:
• Для термометров сопротивления: АА, А, В, С.
• Для термопар 1, 2, 3 (редко).
По графикам заметно, что в диапазоне температур от -196 до 150 °С термометры сопротивления более точные. Но при работе выше 300 °С – точнее термопары.
Итог: Все датчики прекрасны и достойны любви. Нужно с умом и смекалкой подходить к поставленной задаче. Правильно подобранные датчики сэкономят Вам тысячи рублей, время и нервы.
