Rozwiązanie wyzwania związanego z przemysłowym pomiarem temperatury: Jak trzymać rezystancyjne czujniki temperatury z dala od silnych zakłóceń pola elektromagnetycznego

W obszarze sterowania automatyką przemysłową pomiar temperatury jest kluczowy, a rezystancyjne czujniki temperatury (RTD), jako najczęściej stosowane czujniki temperatury w średnim i niskim zakresie temperatur, bezpośrednio wpływają na bezpieczeństwo produkcji i jakość produktu. Jednakże zakłócenia powodowane przez silne pola magnetyczne i elektryczne od dawna stanowią wyzwanie techniczne dla wielu inżynierów. Dzisiaj zastanowimy się, jak skutecznie uniknąć instalowania czujników RTD w obszarach o silnym polu magnetycznym lub elektrycznym, aby zapewnić dokładne i wiarygodne pomiary temperatury.

Dlaczego czujniki RTD należy trzymać z dala od silnych pól elektromagnetycznych?

Czujniki RTD mierzą temperaturę w oparciu o charakterystykę zmiany rezystancji metalowego przewodnika wraz z temperaturą. Ten precyzyjny pomiar zmian rezystancji jest bardzo podatny na zakłócenia pochodzące z zewnętrznego środowiska elektromagnetycznego.

W środowiskach przemysłowych, takich jak elektrownie wodne i elektrownie, napięcia na porcie generatora zwykle osiągają kilowolty. Powstałe silne pola elektryczne i silne pola magnetyczne generowane przez strumień upływu wirnika poważnie zakłócają działanie czujników RTD i systemów pomiaru temperatury. Rzeczywiste dane pomiarowe pokazują, że sygnał napięcia strumienia upływu indukowany przez niektóre czujniki RTD łożysk oporowych może osiągnąć nawet 110 V, co sprawia, że ​​pomiar temperatury staje się bezsensowny i potencjalnie uszkadza inne elementy obwodu.

Zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) mogą powodować niestabilne lub zmienne odczyty temperatury, a nawet fałszywe alarmy. W ciężkich przypadkach może to prowadzić do niepotrzebnych przestojów jednostek i znacznych strat ekonomicznych.

Praktyczne metody skutecznego unikania zakłóceń elektromagnetycznych

**Optymalne miejsce instalacji**

Instalując rezystancyjny czujnik temperatury (RTD) należy starannie wybrać lokalizację punktu pomiarowego, unikając obszarów o silnym polu magnetycznym i elektrycznym. Czujnik RTD należy instalować jak najdalej od źródeł ciepła, pól elektrycznych i silnych pól magnetycznych, aby zapobiec wpływowi czynników zewnętrznych na wyniki pomiarów.

W istniejących środowiskach o silnym działaniu elektromagnetycznym, jeżeli całkowite ich uniknięcie nie jest możliwe, należy rozważyć zmianę metody instalacji czujnika RTD. Na przykład należy zastosować instalację podwieszaną, aby zapobiec kontaktowi czujnika RTD z cegłami ogniotrwałymi ściany pieca i zastosować izolację pomiędzy czujnikiem RTD a wspornikiem.

**Kompleksowe środki ekranujące**

Ekranowanie jest skutecznym sposobem przeciwstawiania się zakłóceniom elektromagnetycznym. W szczególności można zastosować następujące metody:

Przewody kompensacyjne czujnika RTD można ekranować, przeprowadzając je przez żelazną rurę lub inny metalowy materiał ekranujący, aby zapobiec zakłóceniom powodowanym przez zakłócenia elektromagnetyczne i pola elektryczne-o wysokim napięciu. Korzystając z tej metody, należy upewnić się, że rura żelazna i materiał ekranujący są prawidłowo uziemione, a przewody kompensacyjne są skręcone ze sobą.

W przypadku silnych zakłóceń pola magnetycznego najskuteczniejszym rozwiązaniem jest zintegrowane ekranowanie siatkowe. Kable do czujników RTD (rezystorowych czujników temperatury) mają wiele długich przewodów i liczne ogniwa pośrednie, co wymaga starannego okablowania. Na każdym ogniwie ekranowany przewód przewodu musi być niezawodnie podłączony do wspólnej masy. Przewody prowadzące powinny być kablami trzy-(lub cztery-żyłowymi) z ekranowaniem z miedzianej siatki drucianej i-posrebrzanymi żyłami, specjalnie zaprojektowanymi do pomiarów.

Zmiana metody transmisji sygnału

Jeśli środki ekranowania nie wystarczą do skutecznego rozwiązania problemu zakłóceń, można rozważyć zmianę metody transmisji sygnału.

W terenie lub w pomieszczeniu PC stacji terenowej można zainstalować konwerter temperatury Pt100 RTD w celu konwersji sygnału rezystancji Pt100 na standardowy sygnał DC 4-20 mA, odpowiednio zmieniając kanał sygnału wejściowego komputera. Ponieważ sygnał DC 4-20mA ma bardzo silne właściwości przeciwzakłóceniowe, metoda ta może skutecznie wyeliminować zakłócenia powstające podczas transmisji sygnału.

Prawidłowe uziemienie

Uziemienie jest ważną metodą wprowadzenia uziemienia w celu wyeliminowania zakłóceń. Istnieją dwie specyficzne metody uziemiania: uziemienie zacisku odniesienia RTD i uziemienie zacisku pomiarowego RTD.

Metoda uziemienia-końca odniesienia polega na uziemieniu jednego końca zacisku wyjściowego czujnika rezystancyjnego (lub przewodu kompensacyjnego) przez wystarczająco duży kondensator (im większy kondensator, tym lepiej, jeśli pozwalają na to warunki). Metoda uziemienia-końca pomiarowego polega na doprowadzeniu metalowego drutu od końca pomiarowego czujnika RTD do uziemienia, co skutecznie zapobiega zakłóceniom upływowym-w wysokiej temperaturze. Wybierając drut metalowy, wybierz taki, który jest-odporny na wysokie temperatury i nieszkodliwy dla elektrod RTD.

Optymalizacja metod okablowania

Metoda okablowania czujnika RTD wpływa również na jego zdolność przeciwzakłóceniową. W sterowaniu procesami przemysłowymi powszechnie stosuje się metodę okablowania trzy-przewodowego, która może skutecznie wyeliminować wpływ rezystancji przewodu. System czteroprzewodowy-może całkowicie wyeliminować wpływ rezystancji przewodu i jest używany głównie do-precyzyjnego wykrywania temperatury.

Unikaj stosowania metody okablowania-dwuprzewodowego, ponieważ system dwu-przewodowy doda rezystancję przewodu do wartości rezystancji czujnika RTD, co doprowadzi do zwiększenia błędu pomiaru. Przykładowo przy 20-metrowym kablu rezystancja drutu wynosi około 3 omów, co przekłada się na błąd temperaturowy do 6 stopni, czyli bardzo duży błąd.

Dodatkowe środki ochronne w środowiskach specjalnych

W niektórych specjalnych środowiskach wymagane są dodatkowe środki ochronne:

Środowiska o wysokiej-temperaturze i{1}}ciśnieniu: w przypadku zewnętrznych czujników rezystancyjnych instalowanych na dużych wysokościach należy zapewnić odpowiednią wodoodporność przewodów i przewodów, aby zapobiec przedostawaniu się wody i zwarciom. Czujniki RTD instalowane w wysokich temperaturach i ciśnieniach wymagają odpowiedniej izolacji przewodów.

Środowiska-zanurzone w oleju: w przypadku czujników rezystancyjnych zanurzonych w oleju przez dłuższy czas (np. łożyska oporowe w elektrowniach wodnych) należy wybrać kable w izolacji-olejowej i temperaturowej- z politetrafluoroetylenu (FEP). Materiał ten może być używany w sposób ciągły w temperaturach od -250 stopni do 250 stopni i ma doskonałą odporność na olej, korozję i odporność na ciepło.

Środowiska wibracyjne: W środowiskach o silnych wibracjach należy rozważyć dodanie urządzeń ochronnych na styku przewodów kablowych i czujnika RTD, takich jak rurki ochronne ze stożkowymi sprężynami, rury faliste i zabezpieczenia przed przedłużeniem drutu zbrojonego, aby zapobiec pękaniu grani.