Tổng quát

Bộ truyền nhiệt độ có những tiến bộ đáng kể so với các bộ truyền có dây trực tiếp. Loại bỏ các yêu cầu cáp đặc biệt, đơn giản hóa kỹ thuật và bảo trì trong khi vẫn cho phép chẩn đoán nâng cao. Yokogawa cung cấp các thiết bị gắn đầu, gắn bảng điều khiển và giá treo tại hiện trường để đáp ứng các ứng dụng nhiệt độ khác nhau.

Đo nhiệt độ công nghiệp

Nhiệt độ là một trong bốn phép đo quá trình cơ bản (các phép đo khác là Áp suất, Mức và Lưu lượng). Các phép đo nhiệt độ được sử dụng trong một loạt các ứng dụng khác nhau. Việc đọc nhiệt độ không chính xác có thể ảnh hưởng đến điểm mấu chốt.

Ví dụ: nếu một bộ điều khiển đang duy trì nhiệt độ nước ở 100 ° F trong một quá trình và phép đo nhiệt độ quay trở lại bộ điều khiển thấp hơn nhiệt độ thực chỉ 1 ° F, thì bộ điều khiển sẽ tăng năng lượng cho quá trình để đạt được 100 ° F (mặc dù nó thực sự không cần thiết.) Bạn sẽ tiêu tốn bao nhiêu năng lượng lãng phí mỗi năm? Tất nhiên, nó phụ thuộc vào lượng nước mà chúng ta đang đề cập đến, nhưng, nếu bạn đang sử dụng 100.000+ mỗi năm, thì nó có tốn 8.000 đô la / năm không? $ 10.000 / năm? hoặc nhiều hơn ? Chi phí cho một phép đo nhỏ không chính xác (chỉ 1 ° F) là rất thực tế nhưng thường bị bỏ qua.

Bạn có thể thấy rằng điều quan trọng là phải hiểu rõ về phép đo nhiệt độ. Các phần sau sẽ trình bày những kiến ​​thức cơ bản về cảm biến nhiệt độ và lý do tại sao việc sử dụng bộ truyền nhiệt độ lại hữu ích.

Cảm biến

Đã có rất nhiều cảm biến được phát triển trong nhiều năm. Tất cả chúng đều suy ra nhiệt độ thông qua một số thay đổi trong đặc tính vật lý của cảm biến. Một ví dụ điển hình là nhiệt kế Thủy ngân. Thể tích của thủy ngân (đặc tính vật lý) thay đổi theo cách có thể dự đoán được khi nhiệt độ thay đổi. Biết được sự thay đổi có thể dự đoán được cho phép chúng ta tạo ra một nhiệt kế với thang đo trực quan mà chúng ta có thể đọc được nhiệt độ từ đó. Tuy nhiên, trong ứng dụng công nghiệp, chúng ta cần một thứ chính xác hơn nhiệt kế thủy ngân. Các cảm biến phổ biến hơn được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp là Cảm biến nhiệt độ điện trở (RTD) và Cặp nhiệt điện (T / C).

Sự khác biệt giữa RTD và Thermocouple là gì?

RTD được làm từ một vật liệu duy nhất có điện trở thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Biết mối quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ cho phép chúng ta suy ra nhiệt độ đo được. Một vật liệu phổ biến được sử dụng cho RTD là Platinum; nhưng, các vật liệu khác cũng được sử dụng. Bạch kim có một sự thay đổi điện trở ổn định được xác định rõ ràng trên mỗi sự thay đổi nhiệt độ trên một vùng nhiệt độ rộng. Ưu điểm của RTD là đầu ra chính xác ổn định trong thời gian dài. Nhược điểm là chi phí ban đầu cao hơn và hạn chế về đường bao đo khi so sánh với cặp nhiệt điện (Tham khảo biểu đồ bên dưới).

Cặp nhiệt điện được làm từ hai dây dẫn điện khác nhau được nối ở một đầu. Sự thay đổi nhiệt độ tại điểm kết nối của hai vật liệu gây ra một hiệu điện thế được tạo ra giữa chúng. Biết được mối quan hệ giữa hiệu điện thế và nhiệt độ tạo ra cho phép ta suy ra nhiệt độ đo được. Cặp nhiệt điện được làm từ một số kết hợp vật liệu khác nhau. Mỗi tổ hợp có một nhiệt độ khác nhau. Cặp nhiệt điện chắc chắn hơn, ít tốn kém hơn, phản hồi nhanh hơn và có bao đo lớn hơn khi so sánh với RTD; nhưng, không ổn định và độ chính xác giảm dần theo thời gian.

Cặp nhiệt điện được sử dụng phổ biến hơn trong hai loại.

Máy truyền nhiệt độ

Như với tất cả các thiết bị hiện trường, mục đích của việc đo nhiệt độ là để đưa thông tin đó trở lại bộ điều khiển / màn hình một cách kịp thời , chính xác và đáng tin cậy .

RTDs và Thermocouples có thể được kết nối trực tiếp với thiết bị nhận.

Vậy, tại sao phải sử dụng bộ truyền nhiệt độ?

Mỗi loại cảm biến có những thách thức riêng khi đấu dây trực tiếp đến thiết bị nhận. Nói chung, phương pháp này sẽ có ảnh hưởng tiêu cực đến độ chính xác và độ tin cậy của tín hiệu cảm biến.

RTD s sử dụng dây nối dài. Các dây này bổ sung điện trở cho tín hiệu RTDs. Vì RTDs sử dụng điện trở để đo nhiệt độ, bất kỳ điện trở nào không góp phần vào nhiệt độ sẽ gây ra lỗi khi đến thiết bị nhận. Điện trở “bổ sung” có thể được bù khi sử dụng RTD 3 dây hoặc 4 dây. Các dây phụ này được sử dụng để đo điện trở trong hệ thống dây điện. Thiết bị nhận có thể sử dụng thông tin để bù thêm điện trở. Nhưng bạn còn lại với các chuỗi cáp 3 hoặc 4 dây. Loại cáp này có thể khiến bạn tốn kém gấp đôi so với cáp 2 dây thông thường.

Cặp nhiệt điện yêu cầu đi dây đặc biệt để kết nối cặp nhiệt điện với thiết bị nhận. Hệ thống dây điện này phải được làm từ vật liệu giống như chính cặp nhiệt điện. Nếu sử dụng dây bằng vật liệu khác, thiết bị nhận sẽ nhận được tín hiệu bị hỏng. Đảm bảo rằng hệ thống dây điện đặc biệt có sẵn trong quá trình lắp đặt và duy trì nguồn cung cấp để bảo trì sau này làm tăng thêm độ phức tạp của lớp đối với việc sử dụng cặp nhiệt điện. Chi phí của hệ thống dây điện đặc biệt này cũng là một vấn đề cần cân nhắc (đặc biệt là khi chạy dây dài).

Bộ truyền nhiệt độ giải quyết những vấn đề này. Máy phát có thể được đặt gần cảm biến để giảm hệ thống dây điện đặc biệt cần thiết, do đó giảm bất kỳ lỗi tiềm ẩn nào. Bộ phát chuyển đổi tín hiệu cảm biến thành tín hiệu có thể truyền đi một khoảng cách lớn hơn. Tín hiệu này có thể là tín hiệu tương tự DC 4 đến 20mA đơn giản, tín hiệu kỹ thuật số (Giao thức Hart, Giao thức BRAIN, hoặc Giao thức FOUNDATION ™ Fieldbus) hoặc tín hiệu không dây (ISA100). Bộ phát nhận được tín hiệu chính xác đáng tin cậy đến thiết bị nhận mong muốn bằng cách sử dụng cặp xoắn tiêu chuẩn hoặc trong trường hợp là bộ phát không dây, không cần dây.

Đưa thông tin trở lại bộ điều khiển / giám sát một cách kịp thời , chính xác và đáng tin cậy .