Tymheredd yw un o'r paramedrau proses mwyaf cyffredin a phwysig mewn cynhyrchu diwydiannol. Mewn diwydiannau fel petrocemegion, cynhyrchu pŵer, bwyd a diod, biofferyllol, meteleg, gweithgynhyrchu peiriannau, ynni newydd, a diogelu'r amgylchedd, mae tymheredd y broses yn effeithio'n uniongyrchol ar amodau gweithredu offer, ansawdd y cynnyrch, a diogelwch cynhyrchu. Er mwyn trosi tymheredd maes yn gywir yn signalau safonol y gellir eu cydnabod a'u prosesu gan systemau rheoli, defnyddir trosglwyddyddion tymheredd yn eang mewn systemau awtomeiddio diwydiannol a mesur prosesau.
Mae trosglwyddydd tymheredd yn gwneud llawer mwy na dim ond "arddangos tymheredd." Yn nodweddiadol mae'n cynnwys synhwyrydd tymheredd, cylched cyflyru signal, modiwl trosi analog-i-ddigidol, swyddogaeth iawndal tymheredd, a modiwl allbwn. Mae'n trosi signalau tymheredd o RTDs neu thermocyplau yn signalau diwydiannol safonol fel 4-20 mA, 1-5 V DC, HART, ac RS485 / Modbus, ac yna'n eu trosglwyddo i PLC, DCS, SCADA, neu systemau rheoli eraill. Felly, mae dewis trosglwyddydd tymheredd yn cynnwys sawl ffactor, gan gynnwys math o synhwyrydd, amrediad mesur, cywirdeb, cysylltiad proses, deunydd thermowell, signal allbwn, a dull gosod.
1. Beth Yw Trosglwyddydd Tymheredd?
Offeryn diwydiannol yw trosglwyddydd tymheredd a ddefnyddir i fesur tymheredd y broses a throsi'r signal tymheredd yn signal cyfathrebu trydanol neu ddigidol safonol. Fe'i defnyddir fel arfer ynghyd â synwyryddion tymheredd fel RTDs a thermocyplau. Mae'r trosglwyddydd yn caffael, yn ymhelaethu, yn llinoleiddio, ac yn gwneud iawn am y gwrthiant gwan neu'r signalau thermodrydanol a gynhyrchir gan y synhwyrydd, ac yna'n eu trosi'n signal allbwn safonol sy'n cyfateb i'r tymheredd mesuredig.
Gan gymryd y trosglwyddydd tymheredd 4-20 mA a ddefnyddir yn gyffredin fel enghraifft, pan fydd yr ystod fesur wedi'i ffurfweddu o 0 i 100 gradd, yn ddamcaniaethol mae 0 gradd yn cyfateb i 4 mA, tra bod 100 gradd yn cyfateb i 20 mA. Mae'r tymheredd rhwng y ddau bwynt hyn yn cael eu trosi'n werthoedd cerrynt cyfatebol yn ôl y berthynas linellol wedi'i ffurfweddu. Ar gyfer y system reoli, nid y signal a dderbynnir yw'r gwrthiant gwreiddiol neu'r signal milivolt o'r synhwyrydd, ond signal safonol a brosesir gan y trosglwyddydd tymheredd. Mae hyn yn gwella trosglwyddiad signal dros bellteroedd hir ac yn gwella cydnawsedd â systemau rheoli diwydiannol.
O safbwynt strwythurol, mae trosglwyddydd tymheredd yn gyffredinol yn cynnwys rhyngwyneb mewnbwn synhwyrydd, cylched cyflyru signal, microbrosesydd, modiwlau trosi A/D a D/A, modiwl cyflenwad pŵer, a modiwl cyfathrebu allbwn. Clyfar moderntrosglwyddyddion tymhereddgall hefyd ddarparu swyddogaethau megis cyfluniad synhwyrydd, addasiad amrediad, cywiro pwynt sero, diagnosis bai, ac iawndal tymheredd trwy feddalwedd.
Mewn system awtomeiddio diwydiannol, mae'r trosglwyddydd tymheredd yn ei hanfod yn gweithredu fel trosi signal a rhyngwyneb data rhwng y synhwyrydd tymheredd maes a'r system reoli.
2. Sut Dylid Dewis y Synhwyrydd Tymheredd Craidd?
Yn gyffredinol, mae elfen fesur graidd trosglwyddydd tymheredd naill ai'n RTD neu'n thermocwl. Felly, mae dewis synhwyrydd yn effeithio'n uniongyrchol ar gywirdeb mesur, sefydlogrwydd, ac addasrwydd cymhwysiad. Yn ystod dewis peirianneg, nid yw'n briodol dilyn y rheol bod "thermocyplau ar gyfer tymheredd uchel a RTDs ar gyfer tymheredd isel." Yn lle hynny, dylai peirianwyr ystyried yr ystod fesur, cyfrwng proses, gofynion cywirdeb, amser ymateb, amgylchedd gosod, a'r system offeryniaeth gyffredinol.
Mae RTDs yn defnyddio'r berthynas rhwng gwrthiant trydanol metel a thymheredd yn bennaf. Yn eu plith, Pt100 a Pt1000 yw'r mathau a ddefnyddir amlaf. Yn gyffredinol, mae RTDs yn darparu cywirdeb mesur da a sefydlogrwydd hirdymor ac maent yn arbennig o addas ar gyfer cymwysiadau tymheredd canolig ac isel lle mae angen cywirdeb mesur cymharol uchel. Mae cymwysiadau nodweddiadol yn cynnwys tanciau storio, cyfnewidwyr gwres, piblinellau, adweithyddion, ac offer prosesu bwyd a fferyllol.
Mae thermocyplau yn defnyddio'r effaith thermodrydanol a gynhyrchir rhwng dau ddargludydd gwahanol i fesur tymheredd. Maent yn cynnig ystod tymheredd eang, ymateb cymharol gyflym, ac adeiladwaith syml. Ar gyfer cymwysiadau tymheredd uchel fel ffwrneisi diwydiannol, offer trin gwres, boeleri, ac odynau, mae thermocyplau yn aml yn ddewis mwy addas.
Dylid ystyried strwythur mecanyddol y synhwyrydd hefyd. Hyd yn oed pan ddefnyddir yr un math o synhwyrydd, gall gwahaniaethau mewn hyd thermowell, dyfnder mewnosod, ac adeiladu elfen synhwyro effeithio'n sylweddol ar y canlyniad mesur gwirioneddol. Felly, ni ddylai detholiad trosglwyddydd tymheredd ganolbwyntio'n unig ar a ddylid defnyddio PT100 neu thermocwl. Rhaid gwerthuso adeiladwaith synhwyrydd, dull gosod, ac amodau'r broses hefyd.
3. Beth Yw'r Gwahaniaeth Rhwng PT100 a PT1000?
Mae PT100 a PT1000 yn RTD platinwm. Mae'r rhifau "100" a "1000" yn cyfeirio at eu gwerthoedd gwrthiant enwol ar 0 gradd . Mae gan PT100 wrthwynebiad enwol o 100 Ω ar 0 gradd, tra bod gan PT1000 wrthiant enwol o 1000 Ω ar 0 gradd. Mae'r ddau synhwyrydd yn defnyddio'r un egwyddor mesur sylfaenol: mae gwrthiant trydanol platinwm yn newid yn rhagweladwy gyda thymheredd.
Y gwahaniaeth mwyaf amlwg yw eu gwerth gwrthiant. Oherwydd bod gwrthiant sylfaen PT1000 yn uwch, mae ei newid gwrthiant ar gyfer newid tymheredd penodol hefyd yn fwy. Wrth fesur tymheredd pellter hir, gall gwrthiant y gwifrau cysylltu gyflwyno gwallau mesur. Gan fod gwrthiant PT1000 yn sylweddol uwch na gwrthiant PT100, mae dylanwad cymharol ymwrthedd gwifren plwm yn gyffredinol is. O ganlyniad, gall synwyryddion PT1000 gynnig manteision mewn rhai cymwysiadau gwifrau pellter hir.
Ar gyfer cyfluniad RTD tair gwifren, gall y trosglwyddydd tymheredd wneud iawn am wrthwynebiad y gwifrau cysylltu, a thrwy hynny leihau dylanwad ymwrthedd plwm ar gywirdeb mesur. Gall cyfluniad pedair gwifren ddarparu cywirdeb mesur hyd yn oed yn uwch, er bod angen gwifrau ychwanegol arno a gallai gynyddu cost system.
Felly, nid oes ateb absoliwt ynghylch a yw PT100 neu PT1000 yn "well." Os yw cyfleuster eisoes yn defnyddio synwyryddion PT100 ac mae'r pellter gwifrau yn gymharol fyr gyda gofynion cywirdeb cymedrol, fel arfer nid oes angen newid i PT1000 oherwydd bod ei wrthwynebiad yn uwch. Ar gyfer trosglwyddiad pellter hir neu gymwysiadau lle mae lleihau dylanwad gwrthiant plwm yn bwysig, gall PT1000 fod yn ddewis gwell.
Ym mhob achos, rhaid cadarnhau'r cydnawsedd rhwng y synhwyrydd dethol a manyleb mewnbwn y trosglwyddydd tymheredd.
4. Beth Yw'r Gwahaniaeth rhwng Thermocyplau ac RTDs?
Er bod RTDs a thermocyplau yn cael eu defnyddio'n helaeth ar gyfer mesur tymheredd diwydiannol, maent yn gweithredu yn unol ag egwyddorion hollol wahanol. Mae RTDs yn pennu tymheredd trwy fesur newidiadau mewn gwrthiant trydanol, tra bod thermocyplau yn pennu tymheredd yn seiliedig ar y foltedd thermodrydanol a gynhyrchir gan ddau ddeunydd dargludol gwahanol.
O ran cywirdeb mesur, mae RTDs o ansawdd uchel yn gyffredinol yn darparu cywirdeb a sefydlogrwydd rhagorol o fewn eu hystod tymheredd a ddefnyddir yn gyffredin. Felly maent yn addas ar gyfer cymwysiadau sy'n gofyn am fesur tymheredd cymharol fanwl gywir. Mae thermocyplau, ar y llaw arall, yn arbennig o fanteisiol oherwydd eu hystod mesur eang, eu hymateb cyflym, a'u gallu i weithredu mewn amgylcheddau tymheredd uchel.
O ran nodweddion signal, mae RTD yn cynhyrchu newid mewn gwrthiant yn hytrach na signal foltedd uniongyrchol, felly mae'r gylched fesur yn gyffredinol yn gofyn am gerrynt cyffroi. Mae thermocwl yn cynhyrchu foltedd thermodrydanol lefel milivolt. Oherwydd bod y signal hwn yn fach iawn, mae angen iawndal cyffordd oer ofalus, cyflyru signal a rheoli sŵn i fesur thermocwl.
O ran cymwysiadau, defnyddir RTDs fel PT100 a PT1000 yn gyffredin mewn tanciau storio, piblinellau, cyfnewidwyr gwres, cywasgwyr, pympiau, adweithyddion, a phrosesau tymheredd canolig ac isel eraill. Defnyddir thermocyplau fel Math K, Math J, Math E, Math T, Math S, Math R, a Math B yn eang mewn ffwrneisi diwydiannol, odynau, offer trin gwres, boeleri, a phrosesau tymheredd uchel eraill.
Felly, dylai peirianwyr ddewis y synhwyrydd yn ôl ystod tymheredd y broses wirioneddol, gofynion cywirdeb, amser ymateb, ac amgylchedd gweithredu yn hytrach na dewis synhwyrydd yn seiliedig ar y math o offer yn unig.
5. Sut Dylid Dethol y Signal Allbwn?
Mae signal allbwn trosglwyddydd tymheredd yn pennu'n uniongyrchol a all gyfathrebu'n iawn â PLC, DCS, system caffael data, neu offer rheoli arall. Yr allbwn a ddefnyddir fwyaf mewn cymwysiadau diwydiannol yw'r signal analog 4-20 mA. Mae opsiynau eraill yn cynnwys 4-20 mA + HART, RS485 / Modbus, a phrotocolau cyfathrebu digidol amrywiol.
Mae'r signal 4-20 mA wedi dod yn un o'r safonau diwydiannol a ddefnyddir fwyaf oherwydd ei fod yn darparu ymwrthedd da i ymyrraeth drydanol ac yn addas ar gyfer trosglwyddo pellter hir. O'i gymharu â throsglwyddo'n uniongyrchol y foltedd lefel milivolt a gynhyrchir gan thermocwl neu'r signal gwrthiant o RTD, mae 4-20 mA yn darparu gwell cydnawsedd ag amgylcheddau diwydiannol cymhleth.
Mae defnyddio 4 mA fel y terfyn mesur isaf hefyd yn darparu gwahaniaeth defnyddiol oddi wrth gyflwr sero-cerrynt. Os yw'r llinell signal wedi'i datgysylltu, gall y system reoli nodi'r cyflwr cerrynt annormal a phenderfynu y gallai nam fod wedi digwydd.
Os yw'r cais yn gofyn nid yn unig drosglwyddiad tymheredd ond hefyd cyfluniad offeryn, addasiad ystod, diagnosteg, neu fynediad at baramedrau dyfais ychwanegol, gellir ystyried trosglwyddydd tymheredd 4-20 mA + HART. Mae HART yn ychwanegu cyfathrebu digidol ar ben y signal analog confensiynol 4-20 mA, gan alluogi cyfluniad offeryn a diagnosteg mwy cynhwysfawr.
Ar gyfer ffatrïoedd craff, rhwydweithio offer, a systemau caffael data digidol, gellir ystyried RS485 / Modbus pan fydd y PLC neu'r offer caffael data yn cefnogi'r protocol cyfatebol. Gall cyfathrebu digidol drosglwyddo data tymheredd yn uniongyrchol ar ffurf ddigidol, ynghyd â statws dyfais penodol a gwybodaeth ddiagnostig, gan ei gwneud yn addas ar gyfer rhai cymwysiadau caffael data aml-bwynt.
Felly, ni ddylai dewis signal allbwn fod yn seiliedig ar y trosglwyddydd ei hun yn unig. Dylid hefyd ystyried modiwl mewnbwn y system reoli, protocol cyfathrebu, pellter trosglwyddo, a phensaernïaeth rhwydwaith cyffredinol.
6. Pa Ddeunyddiau Thermowell Sydd Ar Gael?
Yn gyffredinol, mae angen thermowell neu diwb amddiffynnol ar synwyryddion tymheredd i ynysu ac amddiffyn yr elfen synhwyro o'r cyfrwng proses. Mae'r thermowell nid yn unig yn darparu amddiffyniad mecanyddol ond hefyd yn effeithio'n uniongyrchol ar fywyd gwasanaeth a dibynadwyedd mesur y synhwyrydd tymheredd. Mewn cymwysiadau diwydiannol cemegol, petrolewm, fferyllol a thymheredd uchel, mae dewis deunydd thermowell yn arbennig o bwysig.
Mae deunyddiau thermowell cyffredin yn cynnwys 304 o ddur di-staen, dur di-staen 316L, ac aloion arbennig amrywiol. 304 mae dur di-staen yn darparu perfformiad cyffredinol da ac yn addas ar gyfer amgylcheddau diwydiannol cyffredinol . 316 Mae dur di-staen L yn cynnig gwell ymwrthedd cyrydiad ac mae'n arbennig o addas ar gyfer cymwysiadau sy'n cynnwys ïonau clorid, cyfryngau cemegol penodol, a phrosesau bwyd neu fferyllol lle mae gofynion deunydd uwch yn berthnasol.
Ar gyfer cyfryngau tymheredd uchel, pwysedd uchel neu gyrydol iawn, efallai na fydd dur di-staen cyffredin yn darparu perfformiad digonol. Mewn achosion o'r fath, dylid dewis y deunydd yn ôl cyfansoddiad y cyfrwng proses, tymheredd gweithredu, pwysedd, a chyrydedd. Yn dibynnu ar y cais, gellir ystyried aloion arbennig fel aloion Hastelloy neu nicel.
Mae cryfder mecanyddol yn ystyriaeth bwysig arall wrth ddewis thermowell. Pan fydd synhwyrydd tymheredd yn cael ei fewnosod yn uniongyrchol i biblinell cyflymder uchel, gall y thermowell fod yn destun grymoedd hylif, dirgryniad a straen mecanyddol. Felly, yn ogystal â gwrthsefyll cyrydiad, dylai peirianwyr ystyried diamedr allanol y thermowell, trwch wal, hyd mewnosod, a gwrthiant i ddirgryniad a achosir gan lif.
7. Beth yw'r Dulliau Gosod ar gyfer Trosglwyddyddion Tymheredd?
Yn gyffredinol, dylid dewis dull gosod trosglwyddydd tymheredd yn ôl strwythur yr offer, pibellau proses, gofynion cynnal a chadw, a'r amgylchedd gweithredu. Mae dulliau gosod cyffredin yn cynnwys gosodiad annatod, gosodiad o bell neu ar wahân, gosodiad edafu, gosodiad flanged, a gosod clamp.
Mae trosglwyddydd tymheredd annatod yn cyfuno'r synhwyrydd tymheredd, y thermowell, a'r trosglwyddydd yn un cynulliad. Mae'n darparu strwythur cryno ac yn symleiddio gosodiad maes, gan ei gwneud yn addas ar gyfer piblinellau diwydiannol cyffredinol, offer a thanciau storio. Ar gyfer ceisiadau gyda gofod gosod cyfyngedig, gall cyfluniad annatod leihau gwifrau maes a gwaith gosod.
Gosodiad edafedd yw un o'r dulliau mwyaf cyffredin a ddefnyddir mewn cymwysiadau diwydiannol. Gall manylebau edau nodweddiadol gynnwys M20 × 1.5, G1/2, a NPT1/2. Dylid dewis yr union fanyleb edau yn ôl cysylltiad proses yr offer neu'r biblinell. Mae cysylltiadau edafedd yn syml ac fe'u defnyddir yn eang ar gyfer cymwysiadau mesur tymheredd cyffredinol.
Mae gosod fflans yn fwy addas ar gyfer cymwysiadau pwysedd uchel, piblinellau diamedr mawr, a phrosesau lle mae angen tynnu a chynnal a chadw rheolaidd. Gellir dewis gwahanol safonau fflans a graddfeydd pwysau yn ôl y cysylltiad proses a'r amodau gweithredu.
Mewn prosesau bwyd a diod a biopharmaceutical, defnyddir cysylltiadau clamp glanweithiol yn gyffredin. Mae eu strwythur yn ei gwneud hi'n haws gosod, dadosod, glanhau a chynnal a chadw a gall helpu i leihau ardaloedd lle gall gweddillion prosesau neu halogiad gronni.
Mae lleoliad y gosodiad yr un mor bwysig. Dylid gosod y synhwyrydd tymheredd lle gall gynrychioli tymheredd gwirioneddol cyfrwng y broses yn gywir. Yn gyffredinol, dylid osgoi lleoliadau fel parthau llonydd, coesau marw, neu ardaloedd yr effeithir arnynt yn uniongyrchol gan ffynonellau gwres allanol.
Ar gyfer mesur tymheredd piblinell, dylid darparu dyfnder mewnosod digonol fel bod yr elfen synhwyro yn agored i'r cyfrwng proses yn ddigonol. Fel arall, gall hyd yn oed trosglwyddydd tymheredd hynod gywir gynhyrchu gwallau mesur sylweddol oherwydd gosodiad amhriodol.
8. Camgymeriadau Dewis Trosglwyddydd Tymheredd Cyffredin y Mae Peirianwyr yn eu Gwneud Yn Aml
Un o'r problemau mwyaf cyffredin wrth ddewis trosglwyddydd tymheredd yw peidio â dewis rhwng PT100 a thermocwl yn anghywir, ond canolbwyntio'n unig ar yr ystod fesur a chywirdeb tra'n edrych dros amodau'r broses wirioneddol.
Er enghraifft, os yw tymheredd cyfrwng y broses yn 200 gradd, gall peiriannydd dybio bod trosglwyddydd tymheredd ag ystod mesur 0-300 gradd yn ddigonol. Fodd bynnag, rhaid gwerthuso'r math o synhwyrydd, graddfa tymheredd thermowell, pwysedd proses, cyflymder llif, cyrydoledd, a strwythur gosod hefyd.
Camsyniad cyffredin arall yw bod "cywirdeb uwch bob amser yn well." Mewn gwirionedd, nid yw cywirdeb cyffredinol system mesur tymheredd yn dibynnu ar y trosglwyddydd tymheredd yn unig. Mae hefyd yn cael ei effeithio gan ddosbarth cywirdeb synhwyrydd, cyfluniad gwifrau, dull gosod, dyluniad thermowell, a'r amgylchedd gweithredu cyfagos.
Os nad yw'r synhwyrydd ei hun yn darparu digon o gywirdeb, ni all dewis trosglwyddydd tymheredd cywirdeb uchel wella cywirdeb y gadwyn fesur gyfan yn sylfaenol.
Ffactor arall a anwybyddir yn aml yw amser ymateb. Mewn prosesau sy'n cynnwys gwresogi cyflym, oeri, neu reolaeth tymheredd deinamig, gall thermowell sy'n rhy drwchus neu synhwyrydd gydag amser ymateb hir achosi i'r tymheredd mesuredig lusgo'n sylweddol y tu ôl i dymheredd y broses wirioneddol.
Mewn achosion o'r fath, efallai y bydd y trosglwyddydd yn dal i ddarparu mesuriad cywir o dymheredd y synhwyrydd, ond efallai na fydd y signal bellach yn adlewyrchu cyflwr y broses amser real yn ddigon cyflym ar gyfer rheolaeth effeithiol.
Dylid ystyried ymyrraeth drydanol hefyd. Mae signalau thermocwl fel arfer yn fach iawn. Os yw'r amgylchedd gosod yn cynnwys gyriannau amledd amrywiol, moduron, offer pŵer uchel, neu geblau trydan foltedd uchel, gall gwifrau signal amhriodol, cysgodi neu sylfaen achosi amrywiadau signal tymheredd.
Felly, mewn amgylcheddau diwydiannol cymhleth, yn gyffredinol nid trosglwyddo'r signal synhwyrydd amrwd dros bellter hir yw'r ateb a ffefrir. Yn lle hynny, dylid cyflawni trosi signal mor agos at y synhwyrydd ag sy'n ymarferol, ac yna gellir trosglwyddo signal safonol fel 4-20 mA i'r system reoli.
Camgymeriad cyffredin arall yw dewis y trosglwyddydd heb wirio'r system mesur tymheredd gyflawn. Gall pwynt mesur tymheredd cyflawn gynnwys y synhwyrydd, thermowell, trosglwyddydd, cysylltiad proses, cebl signal, a modiwl mewnbwn system reoli. Gall dewis anghywir ar unrhyw un o'r pwyntiau hyn effeithio ar ganlyniad y mesuriad terfynol.
Felly, wrth ddewis trosglwyddydd tymheredd, argymhellir gwerthuso'r cais yn y drefn ganlynol:
Cyfrwng proses → Tymheredd → Pwysedd → Synhwyrydd → Thermowell → Cysylltiad proses → Signal allbwn → Dull gosod → System reoli
Yn gyffredinol, er bod trosglwyddydd tymheredd yn offeryn cyffredin mewn awtomeiddio diwydiannol, mae ei ddewis yn cynnwys disgyblaethau lluosog, gan gynnwys mesur thermol, peirianneg deunyddiau, dylunio mecanyddol, prosesu signal trydanol, a chymwysiadau proses.
Nid mater o bennu ystod fesur yn unig yw dewis trosglwyddydd tymheredd gwirioneddol briodol. Yn lle hynny, rhaid i'r synhwyrydd, y thermowell, y trosglwyddydd, y strwythur gosod, a'r system reoli gael eu paru'n iawn fel system fesur gyflawn.
Dim ond trwy ystyried amodau'r broses wirioneddol yn llawn y gall peirianwyr gyflawni'r cydbwysedd cywir rhwng cywirdeb mesur, sefydlogrwydd, amser ymateb, bywyd gwasanaeth, a chost cynnal a chadw.
