Μετάβαση στο περιεχόμενο

ΜΕΤΡΗΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ

Τεχνολογίες μέτρησης θερμοκρασίας: πώς λειτουργούν οι αισθητήρες θερμοκρασίας και ποιον να διαλέξετε

Η θερμοκρασία είναι το μέγεθος που μετριέται πιο συχνά σε μια βιομηχανική μονάδα, και το σωστό όργανο εξαρτάται από το τι χρειάζεστε: μια ακριβή τιμή, μια πολύ υψηλή θερμοκρασία, έναν ανθεκτικό αισθητήρα για ένα μηχάνημα με κραδασμούς, ένα σήμα που ταξιδεύει μακριά, ή απλώς μια επαφή που ενεργοποιείται σε ένα όριο. Εδώ θα βρείτε τις τέσσερις τεχνολογίες που προμηθεύουμε —θερμοαντιστάσεις, θερμοστοιχεία, μεταδότες και διακόπτες θερμοκρασίας—, πώς λειτουργεί η καθεμία, πού ταιριάζει και πού όχι, και πώς διαλέγετε.

Οι τέσσερις τεχνολογίες μέτρησης θερμοκρασίας

Για την καθεμία: η αρχή λειτουργίας σε σκίτσο, πού ταιριάζει και πού όχι, και πόσα όργανα αυτής της τεχνολογίας έχει ο κατάλογός μας.

Θερμοαντιστάσεις Pt100 (RTD)

Ένα λεπτό στοιχείο πλατίνας, συνήθως Pt100 (100 Ω στους 0 °C), του οποίου η ηλεκτρική αντίσταση ανεβαίνει σχεδόν ευθύγραμμα με τη θερμοκρασία. Το όργανο περνά από μέσα του ένα μικρό ρεύμα και μετατρέπει την αντίσταση σε θερμοκρασία.

Πού ταιριάζει
Ακριβής και σταθερή μέτρηση από περίπου −200 έως +600 °C: υγρά διεργασίας, γραμμές τροφίμων και φαρμάκων, εναλλάκτες θερμότητας, μέτρηση ενέργειας.
Πού όχι
Θερμοκρασίες πάνω από περίπου 600 °C, και σημεία με έντονους κραδασμούς, όπου ένα στοιχείο σύρματος μπορεί να αστοχήσει.
2 προϊόντα στον κατάλογό μας Δείτε τα προϊόντα στο άρθρο Διαβάστε το άρθρο

Θερμοστοιχεία

Δύο σύρματα από διαφορετικά μέταλλα ενώνονται στην άκρη. Όταν η άκρη είναι θερμότερη από την άλλη πλευρά, το ζεύγος δίνει μια μικρή τάση —λίγα millivolt— που εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας· το όργανο μετρά και την ψυχρή πλευρά και υπολογίζει τη θερμοκρασία στην άκρη.

Πού ταιριάζει
Πολύ υψηλές θερμοκρασίες (κλίβανοι, καμίνια, καυσαέρια, έως περίπου 1.700 °C ανάλογα με τον τύπο), κραδασμοί, και γρήγορη απόκριση με λεπτό περίβλημα.
Πού όχι
Εφαρμογές που θέλουν υψηλή ακρίβεια ή σταθερότητα στον χρόνο, και μεγάλες αποστάσεις χωρίς μεταδότη, όπου το σήμα των millivolt θέλει ειδικό καλώδιο προέκτασης.
1 προϊόν στον κατάλογό μας Δείτε τα προϊόντα στο άρθρο Διαβάστε το άρθρο

Μεταδότες θερμοκρασίας

Ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα, μέσα στην κεφαλή του αισθητηρίου ή σε ράγα DIN, που διαβάζει τη θερμοαντίσταση ή το θερμοστοιχείο και στέλνει σήμα 4–20 mA —συχνά με HART ή fieldbus— στο σύστημα ελέγχου, από τα ίδια δύο καλώδια που το τροφοδοτούν.

Πού ταιριάζει
Μεγάλες αποστάσεις, μονάδες με ηλεκτρικό θόρυβο, επικίνδυνες περιοχές (εκδόσεις εγγενούς ασφάλειας) και διάγνωση από απόσταση.
Πού όχι
Δεν μετρά μόνος του: θέλει πάντα αισθητήρα, και η ακρίβειά του είναι του μεταδότη συν του αισθητήρα.
3 προϊόντα στον κατάλογό μας Δείτε τα προϊόντα στο άρθρο Διαβάστε το άρθρο

Διακόπτες θερμοκρασίας

Ένας διακόπτης που ανοίγει ή κλείνει μια ηλεκτρική επαφή όταν η θερμοκρασία περάσει ένα σημείο ρύθμισης. Οι μηχανικοί χρησιμοποιούν βολβό με τριχοειδές ή διμεταλλικό στοιχείο· οι ηλεκτρονικοί έναν αισθητήρα, συνήθως θερμοαντίσταση, και έξοδο ρελέ.

Πού ταιριάζει
Συναγερμοί, αλληλομανδαλώσεις και διακοπή σε υπερθέρμανση — ανεξάρτητα από το σύστημα ελέγχου, χωρίς προγραμματισμό.
Πού όχι
Όπου πρέπει να βλέπετε ή να καταγράφετε την ίδια τη θερμοκρασία: ο διακόπτης λέει μόνο «πάνω» ή «κάτω» από το σημείο ρύθμισης.
10 προϊόντα στον κατάλογό μας Δείτε τα προϊόντα στο άρθρο Διαβάστε το άρθρο

Με μια ματιά

Τα τυπικά χαρακτηριστικά των τεσσάρων τεχνολογιών σε έναν πίνακα, και το τυπικό εύρος θερμοκρασίας τους σε ένα γράφημα.

Σύγκριση τεχνολογιών μέτρησης θερμοκρασίας: τι δίνουν, τυπικό εύρος, τυπική ακρίβεια, σήμα εξόδου, απόκριση και κύριος περιορισμός
ΤεχνολογίαΤι δίνειΤυπικό εύροςΤυπική ακρίβειαΣήμα εξόδουΑπόκρισηΚύριος περιορισμός
ΘερμοαντιστάσειςΣυνεχής τιμή−200…+600 °C±0,15 °C (κλάση A) έως ±0,3 °C (κλάση B) στους 0 °CΑντίσταση (Ω), 2, 3 ή 4 αγωγοίΜέτριαΠιο ευαίσθητες σε κραδασμούς· σπάνια πάνω από 600 °C
ΘερμοστοιχείαΣυνεχής τιμή−200…+1700 °C±1,5 °C (κλάση 1) έως ±2,5 °C (κλάση 2), τύπος KΤάση σε mV· καλώδιο προέκτασης ώς τον μεταδότηΓρήγορηΧαμηλότερη ακρίβεια· ολίσθηση στις υψηλές θερμοκρασίες
Μεταδότες θερμοκρασίαςΣυνεχής τιμή−200…+1700 °C *±0,1 % της κλίμακας (μεταδότης), συν ο αισθητήρας4–20 mA, HART, Profibus PAΌσο ο αισθητήραςΧρειάζεται τροφοδοσία βρόχου· ένα εξάρτημα ακόμη
Διακόπτες θερμοκρασίαςΕπαφή σε όριο−50…+400 °CΕπαναληψιμότητα, τυπικά ±1 % της κλίμακαςΕπαφή (SPDT/DPDT)Αργή έως μέτρια (μηχανικοί)Μόνο συναγερμός ή διακοπή — όχι συνεχής τιμή

Τυπικά εύρη, όχι δέσμευση μοντέλου. Ακρίβεια θερμοαντιστάσεων κατά IEC 60751 στους 0 °C· θερμοστοιχείων κατά IEC 60584, ανάλογα με τον τύπο και την κλάση· για τους μεταδότες (*), το εύρος είναι αυτό του αισθητήρα που συνδέεται. Επιβεβαιώνουμε τα στοιχεία κάθε οργάνου για τη δική σας εφαρμογή.

Τυπικό εύρος θερμοκρασίας ανά τεχνολογία

Τυπικό εύρος θερμοκρασίας κάθε τεχνολογίας, σε °C. Για τους μεταδότες, το εύρος του αισθητήρα που συνδέεται.
  • Θερμοαντιστάσεις−200…+600 °C
  • Θερμοστοιχεία−200…+1700 °C
  • Μεταδότες θερμοκρασίας−200…+1700 °C *
  • Διακόπτες θερμοκρασίας−50…+400 °C

Οδηγός ανά εφαρμογή: ποια τεχνολογία για ποια δουλειά

Κάθε τεχνολογία υπάρχει για να λύσει ένα συγκεκριμένο πρόβλημα. Ξεκινήστε από το δικό σας —τη θερμοκρασία, το περιβάλλον, το τι θα κάνετε το σήμα— και δείτε ποια τεχνολογία προτείνουμε, ποια να αποφύγετε, και γιατί.

Οδηγός επιλογής αισθητήρα θερμοκρασίας ανά εφαρμογή: για κάθε εφαρμογή, η τεχνολογία που προτείνουμε και γιατί, και αυτή που πρέπει να αποφύγετε και γιατί
ΕφαρμογήΠροτείνουμεΓιατίΑποφύγετεΓιατί όχι
Πολύ υψηλές θερμοκρασίες: κλίβανοι, καμίνια, καυσαέρια, πάνω από περίπου 600 °CΑνάλογα με τον τύπο, ένα θερμοστοιχείο φτάνει περίπου τους 1.200 °C (τύποι K και N), τους 1.600 °C (τύποι R και S) και τους 1.700 °C (τύπος B).Ένα στοιχείο πλατίνας σπάνια χρησιμοποιείται πάνω από 600 °C: η IEC 60751 σταματά στους 850 °C, και κοντά στο πάνω όριο το στοιχείο ολισθαίνει.
Υψηλή ακρίβεια και σταθερότητα στον χρόνο: τρόφιμα, φάρμακα, εναλλάκτες θερμότητας, μέτρηση ενέργειαςΈνα Pt100 κλάσης A είναι μέσα σε ±0,15 °C στους 0 °C και μένει σταθερό για χρόνια· ο μεταδότης φέρνει την ένδειξη στο σύστημα ελέγχου χωρίς να χάνεται ακρίβεια.Ακόμη και ένα θερμοστοιχείο τύπου K κλάσης 1 επιτρέπει ±1,5 °C, και τα θερμοστοιχεία ολισθαίνουν με τον χρόνο στις υψηλές θερμοκρασίες.
Έντονοι κραδασμοί ή κρούσεις: κινητήρες, συμπιεστές, περιστρεφόμενα μηχανήματαΜια συγκολλημένη ένωση μέσα σε περίβλημα με ορυκτή μόνωση δεν έχει τίποτα εύθραυστο να σπάσει.Ένα στοιχείο πλατίνας από σύρμα είναι πιο ευαίσθητο στους κραδασμούς· αν χρειάζεστε την ακρίβεια της θερμοαντίστασης, ζητήστε κατασκευή ανθεκτική στους κραδασμούς.
Μόνο συναγερμός ή διακοπή σε ορισμένη θερμοκρασία: προστασία από υπερθέρμανση, αλληλομανδαλώσειςΗ επαφή αλλάζει απευθείας, χωρίς PLC και χωρίς προγραμματισμό, και λειτουργεί ανεξάρτητα από το σύστημα ελέγχου· υπάρχουν εκδόσεις με πιστοποίηση SIL 2, όπως η σειρά 12. — Αν θέλετε επίσης να βλέπετε ή να καταγράφετε τη θερμοκρασία, προτιμήστε αισθητήρα με μεταδότη — ή και τα δύο.
Σήμα σε μεγάλη απόσταση προς PLC ή DCS, με διάγνωσηΤο σήμα 4–20 mA δεν επηρεάζεται από την αντίσταση του καλωδίου και αντέχει στον ηλεκτρικό θόρυβο· με HART, όπως στον D72, το κέντρο ελέγχου διαβάζει και διαγνωστικά.Συνδεδεμένα απευθείας σε μεγάλη απόσταση, το σήμα των millivolt του θερμοστοιχείου μαζεύει θόρυβο και η αντίσταση των αγωγών μιας θερμοαντίστασης 2 αγωγών προστίθεται στην ένδειξη.
Μικροί χώροι, μικροί σωλήνες και επιφάνειες, ή γρήγορη απόκρισηΈνα θερμοστοιχείο μπορεί να κατασκευαστεί με πολύ λεπτό περίβλημα, και το λεπτό περίβλημα αποκρίνεται γρήγορα.Ένας διακόπτης με βολβό και τριχοειδές θέλει χώρο για τον βολβό, ολόκληρο βυθισμένο στο μέσο.
Επικίνδυνες περιοχές (ATEX)Υπάρχουν μεταδότες εγγενούς ασφάλειας — ο TT-2000, για παράδειγμα, με ATEX και IECEx Ex ia. — Κάθε τεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τη σωστή πιστοποίηση και εγκατάσταση· τα ελέγχουμε για τη δική σας ζώνη.
Υγιεινές διεργασίες: τρόφιμα, ποτά, φάρμακαΑκριβείς, σταθερές και διαθέσιμες με υγιεινές συνδέσεις — τα Klay Pt100, TT-2000 και TT-4000 με συνδέσεις EHEDG και 3-A. — Πιο πολύ μετρά η υγιεινή σύνδεση διεργασίας και τα υλικά, όχι μόνο η τεχνολογία.

Θερμοσωλήνες: η προστασία του αισθητήρα

Ο θερμοσωλήνας (thermowell) είναι ένας κλειστός σωλήνας, κατεργασμένος από συμπαγή ράβδο ή φτιαγμένος από σωλήνα, που τοποθετείται στη διεργασία και δέχεται μέσα του τον αισθητήρα. Κρατά την πίεση, τη ροή, τη διάβρωση και την τριβή μακριά από τον αισθητήρα, και σας επιτρέπει να βγάλετε τον αισθητήρα για έλεγχο ή αντικατάσταση χωρίς να σταματήσει η διεργασία ή να ανοίξει η γραμμή.

Το τίμημα είναι πιο αργή απόκριση: η θερμότητα πρέπει να περάσει το τοίχωμα του θερμοσωλήνα πριν φτάσει στον αισθητήρα. Ένας θερμοσωλήνας σε γρήγορη ροή πρέπει επίσης να ελεγχθεί για τους κραδασμούς από τις δίνες που σχηματίζονται πίσω του — η συνήθης μέθοδος είναι ο υπολογισμός κατά ASME PTC 19.3, που η Delta Mobrey προσφέρει μαζί με τους θερμοσωλήνες της.

  • Βάθος: η άκρη πρέπει να φτάνει καλά μέσα στη ροή — ένας συνηθισμένος πρακτικός κανόνας είναι περίπου το ένα τρίτο της διαμέτρου του σωλήνα, και τουλάχιστον δέκα φορές η διάμετρος του αισθητήρα.
  • Υλικό: ανοξείδωτος χάλυβας για τις περισσότερες εφαρμογές, ειδικά κράματα ή επένδυση PTFE για διαβρωτικά μέσα.
  • Σύνδεση: με φλάντζα, με σπείρωμα ή συγκολλητή, ανάλογα με τη γραμμή και την κλάση πίεσης.
  • Ο αισθητήρας πρέπει να ακουμπά στον πυθμένα της οπής, ώστε η θερμότητα να φτάνει γρήγορα σε αυτόν.

Πώς διαλέγω αισθητήρα θερμοκρασίας

Η σωστή τεχνολογία προκύπτει από την εφαρμογή. Αυτά είναι τα κριτήρια που εξετάζουμε:

  1. Εύρος θερμοκρασίας

    Έως περίπου 600 °C, η θερμοαντίσταση είναι συνήθως η πρώτη επιλογή· πάνω από αυτό, ένα θερμοστοιχείο του κατάλληλου τύπου.

  2. Ακρίβεια και σταθερότητα

    Οι κλάσεις A και B του Pt100 ορίζονται από την IEC 60751, οι κλάσεις των θερμοστοιχείων από την IEC 60584. Για έλεγχο και ποιότητα, η σταθερότητα στα χρόνια μετρά όσο και η ακρίβεια την πρώτη μέρα.

  3. Μέτρηση ή διακόπτης

    Χρειάζεστε τιμή για να τη βλέπετε, να την καταγράφετε και να ελέγχετε με αυτήν — ή μόνο μια επαφή σε ένα όριο; Για το δεύτερο, ο διακόπτης είναι η πιο απλή απάντηση.

  4. Σήμα και απόσταση

    Για μεγάλα καλώδια και σύστημα ελέγχου, μεταδότης με 4–20 mA, HART ή fieldbus. Για μικρή απόσταση, ο αισθητήρας μπορεί να συνδεθεί απευθείας.

  5. Χρόνος απόκρισης

    Ένα λεπτό περίβλημα αποκρίνεται πιο γρήγορα· ο θερμοσωλήνας προστατεύει τον αισθητήρα, αλλά επιβραδύνει την απόκριση.

  6. Περιβάλλον

    Κραδασμοί, επικίνδυνες περιοχές, απαιτήσεις υγιεινής και διαβρωτικά μέσα καθορίζουν την κατασκευή, την πιστοποίηση και τα υλικά.

Τεχνολογίες μέτρησης θερμοκρασίας: συχνές ερωτήσεις

Χρειάζεστε βοήθεια στην επιλογή αισθητήρα θερμοκρασίας;

Πείτε μας για το μέσο και τις συνθήκες λειτουργίας, και οι μηχανικοί μας θα προτείνουν τη σωστή τεχνολογία και το συγκεκριμένο όργανο.