Řešení výzvy průmyslového měření teploty: Jak udržet odporové teplotní detektory mimo dosah silného elektromagnetického pole

V oblasti řízení průmyslové automatizace má zásadní význam měření teploty a odporové teplotní detektory (RTD), jako nejčastěji používané teplotní detektory v rozsahu středních a nízkých teplot, přímo ovlivňují bezpečnost výroby a kvalitu výrobků. Rušení silnými magnetickými a elektrickými poli je však pro mnoho inženýrů dlouho technickou výzvou. Dnes se ponoříme do toho, jak se účinně vyhnout instalaci RTD v oblastech se silnými magnetickými nebo elektrickými poli, abychom zajistili přesné a spolehlivé měření teploty.

Proč by měly být RTD drženy mimo dosah silných elektromagnetických polí?

RTD měří teplotu na základě charakteristiky, že odpor kovového vodiče se mění s teplotou. Toto přesné měření změn odporu je vysoce citlivé na rušení z vnějšího elektromagnetického prostředí.

V průmyslových prostředích, jako jsou vodní elektrárny a elektrárny, napětí na portu generátoru obvykle dosahuje kilovoltů. Výsledná silná elektrická pole a silná magnetická pole generovaná únikovým tokem rotoru vážně interferují s RTD a systémy měření teploty. Aktuální naměřená data ukazují, že napěťový signál svodového toku indukovaný některými RTD s axiálními ložisky může dokonce dosáhnout 110 V, takže měření teploty ztrácí smysl a může potenciálně poškodit další součásti v obvodu.

Elektromagnetické rušení (EMI) může způsobit nestabilní nebo kolísavé hodnoty teploty a dokonce i falešné poplachy. V závažných případech může vést ke zbytečným odstávkám jednotek a značným ekonomickým ztrátám.

Praktické metody, jak se účinně vyhnout elektromagnetickému rušení

**Optimální místo instalace**

Při instalaci odporového teplotního detektoru (RTD) by mělo být místo měření pečlivě vybráno a vyhýbejte se oblastem se silnými magnetickými a elektrickými poli. RTD by mělo být instalováno co nejdále od zdrojů tepla, elektrických polí a silných magnetických polí, aby se zabránilo vnějším vlivům ovlivňovat výsledky měření.

V případě existujících silných elektromagnetických prostředí, pokud není možné úplné vyloučení, zvažte změnu způsobu instalace RTD. Použijte například závěsnou instalaci, abyste zabránili RTD v kontaktu se žáruvzdornými cihlami stěny pece, a použijte izolaci mezi RTD a podpěrou.

**Komplexní opatření pro stínění**

Stínění je účinným prostředkem odolnosti proti EMI. Konkrétně lze použít následující metody:

Kompenzační vodiče RTD lze stínit tak, že je protáhnete železnou trubkou nebo jiným kovovým stínícím materiálem, aby se zabránilo rušení elektromagnetickým rušením a vysokonapěťovými elektrickými poli. Při použití této metody se ujistěte, že železná trubka a stínící materiál jsou řádně uzemněny a že kompenzační dráty jsou stočeny dohromady.

Pro silné rušení magnetického pole je nejúčinnějším řešením integrované síťové stínění. Kabely pro RTD (Rezistor Temperature Detectors) mají mnoho dlouhých vodičů a četné mezičlánky, které vyžadují pečlivé zapojení. Na každém spoji musí být stíněný vodič přívodu spolehlivě spojen se společnou zemí. Vodiče by měly být tří-(nebo čtyř{4}}jádrové) kabely se stíněním z měděného drátěného pletiva a postříbřenými-jádry, speciálně navržené pro měření.

Změna způsobu přenosu signálu

Pokud jsou opatření stínění nedostatečná k účinnému vyřešení problému rušení, lze zvážit změnu způsobu přenosu signálu.

V terénu nebo v PC místnosti polní stanice lze nainstalovat teplotní převodník Pt100 RTD, který převádí odporový signál Pt100 na standardní signál DC 4-20mA a odpovídajícím způsobem mění kanál vstupního signálu počítače. Protože signál DC 4-20mA má velmi silné schopnosti proti rušení, může tato metoda účinně eliminovat rušení vznikající při přenosu signálu.

Správné uzemnění

Uzemnění je důležitou metodou pro zavedení uzemnění k odstranění rušení. Existují dva specifické způsoby uzemnění: uzemnění referenční svorky RTD a uzemnění měřicí svorky RTD.

Referenční- metoda uzemnění konce zahrnuje uzemnění jednoho konce výstupní svorky RTD (nebo kompenzačního vodiče) přes dostatečně velký kondenzátor (čím větší kondenzátor, tím lepší, pokud to podmínky dovolují). Metoda uzemnění měřicího-konce zahrnuje vedení kovového vodiče z měřicího konce RTD k zemi, což účinně zabraňuje vysokoteplotnímu svodovému rušení. Při výběru kovového drátu zvolte takový, který je odolný vůči vysokým teplotám- a neškodný pro elektrody RTD.

Optimalizace metod zapojení

Způsob zapojení RTD také ovlivňuje jeho odolnost proti rušení. V řízení průmyslových procesů se běžně používá tří{2}}vodičový způsob zapojení, který dokáže účinně eliminovat vliv odporu vedení. Čtyř{4}}vodičový systém může zcela eliminovat vliv odporu vodiče a používá se hlavně pro velmi přesnou detekci teploty-.

Nepoužívejte dvou{0}}vodičovou metodu zapojení, protože dvou{1}}vodičový systém přidá odpor vodiče k hodnotě odporu RTD, což povede ke zvýšené chybě měření. Například u 20metrového kabelu je odpor vodiče přibližně 3 ohmy, což znamená chybu teploty až 6 stupňů, což je velmi velká chyba.

Další ochranná opatření ve speciálních prostředích

V určitých speciálních prostředích jsou vyžadována další ochranná opatření:

Prostředí s vysokou{0}}teplotou a vysokým-tlakem: U venkovních RTD instalovaných ve vysokých nadmořských výškách zajistěte řádnou vodotěsnost vedení a vedení, abyste zabránili vnikání vody a zkratům. RTD instalované při vysokých teplotách a tlacích vyžadují odpovídající izolaci pro vedení.

Prostředí ponořená do -olejů: Pro RTD, které jsou ponořeny v oleji po delší dobu (jako jsou axiální ložiska ve vodních elektrárnách), by měly být vybrány kabely s polytetrafluoretylenovou izolací (FEP) odolné proti oleji a teplotě-. Tento materiál lze používat nepřetržitě při teplotách od -250 stupňů do 250 stupňů a má vynikající odolnost proti oleji, korozi a tepelnou odolnost.

Vibrační prostředí: V prostředí se silnými vibracemi zvažte přidání ochranných zařízení na spojení kabelů a RTD, jako jsou zkosené pružinové ochranné trubky, vlnité trubky a pancéřová ochrana prodloužení drátu, aby se zabránilo zlomení kořene.