Kompletný sprievodca dvojprvkovým zapojením RTD: Pripojenia, redundancia a výber

Otvoríte spojovaciu hlavu priemyselného snímača teploty a nájdete dve sady vodičov namiesto jedného. To je prvá stopa, že sa pozeráte na dvojprvkové RTD zapojenie. Dvojčlánkový RTD obsahuje dva elektricky nezávislé odporové teplotné detektory v tom istom kryte alebo teplomernej nádobe a spôsob, akým sú tieto prvky pripojené, určuje, či získate redundanciu, spriemerované čítanie alebo dva samostatné signály na riadenie a ochranu procesu.

Krátka odpoveď na väčšinu otázok o zapojení RTD s dvoma prvkami je jednoduchá: ku každému prvku pristupujte ako k samostatnému RTD. Každý prvok má svoju vlastnú charakteristiku odporu voči teplote a každý prvok môže byť pripojený k vlastnému vysielaču, ovládaču alebo bezpečnostnému systému. Čo robí dvojprvkové zapojenie zaujímavejšie, je to, ako túto nezávislosť uplatníte v teréne.

Táto príručka obsahuje základy zapojenia dvojprvkového RTD, 2-vodičové, 3-vodičové a 4-vodičové pripojenia, bežné konfigurácie, zapojenie vysielača, redundantnú logiku, inštalačné postupy, kalibráciu a riešenie problémov. Zahŕňa tiež rady pre výber pancierových, montážnych a výbušných konštrukcií, takže môžete s istotou zapájať bez hádania.

Čo je to dvojprvkový RTD?

Dvojčlánkový RTD je odporový teplotný detektor, ktorý obsahuje dva samostatné platinové snímacie prvky v tej istej ochrannej trubici, plášti alebo zostave. Každý prvok je zvyčajne tenkovrstvový alebo drôtený platinový rezistor s nominálnym odporom 100 ohmov pri 0 °C, bežne nazývaný Pt100. Tieto dva prvky sú navzájom a od kovového plášťa elektricky izolované, takže ich možno používať úplne nezávisle.

Každý prvok má svoju vlastnú sadu vodičov. Dvojčlánkový RTD má preto dva, tri alebo štyri zvodové vodiče na článok, v závislosti od interného štýlu pripojenia. Najbežnejšie dvojčlánkové snímače Pt100 majú šesť vodičov: tri vodiče pre prvok jedna a tri vodiče pre prvok dva. Osemdrôtové verzie so štyrmi vodičmi na prvok sú k dispozícii pre prístrojové vybavenie, ktoré vyžaduje skutočnú štvorvodičovú presnosť na oboch prvkoch.

Mechanická konštrukcia môže byť montážneho typu so svorkovnicou, plášťového typu s flexibilným káblom s minerálnou izoláciou alebo nevýbušného typu s ohňovzdorným puzdrom. Snímacie prvky sú zvyčajne umiestnené blízko seba, takže oba predstavujú rovnaký bod procesnej teploty. Táto fyzická blízkosť je to, čo robí dvojprvkové RTD atraktívne pre bezpečnostné kritické a redundantné merania v rámci jediného procesu.

Typické prvky a materiály

• Tenkovrstvové platinové prvky s nominálnym odporom 100 ohmov pri 0 °C
• Drôtené prvky pre vysokú stabilitu vibrácií alebo vysokej teploty
• Niklové alebo medené prvky pre špeciálne aplikácie, aj keď Pt100 zostáva dominantný
• Keramické alebo sklenené zapuzdrenie na izoláciu prvku a jeho ochranu pred vlhkosťou
• Vysoko čistý prášok oxidu hlinitého alebo oxidu horečnatého v opláštených verziách

Dizajn s dvoma prvkami nemení základnú fyziku RTD. Oba prvky stále sledujú rovnakú krivku odporu a teploty, zvyčajne definovanú normou IEC 60751 pre platinu. Ak sa jeden prvok posunie, zlyhá alebo potrebuje kalibráciu, druhý prvok zostáva k dispozícii na meranie, čo je hlavná praktická výhoda.

Prečo zvoliť dvojprvkový RTD pred jednoprvkovým RTD?

Rozhodnutie nainštalovať dvojprvkový RTD je zvyčajne riadené redundanciou, priestorovými obmedzeniami alebo potrebou pripojiť rovnaký teplotný bod k viacerým riadiacim a monitorovacím systémom. Jediný prvok RTD vám dáva jeden odporový signál a jeden bod zlyhania. Dvojprvkový RTD vám poskytuje dva nezávislé signály z rovnakého miesta procesu, čo je významná prevádzková výhoda.

Existuje všeobecné nedorozumenie, že dvojprvkové RTD sú len pre odvetvia s vysokou bezpečnosťou, ako je výroba energie alebo ropa a plyn. V praxi sa tiež používajú vždy, keď procesný inžinier požaduje lokálny indikátor teploty a vzdialený signál DCS z rovnakého bodu bez pridania druhej teplomernej jímky. Cena malého dodatočného snímača je často nižšia ako náklady na vŕtanie ďalšej trysky do nádoby alebo potrubia.

Mali by ste tiež zvážiť, že dvojčlánkový RTD nemôže plne nahradiť dva samostatne inštalované RTD, ak tieto RTD musia byť umiestnené v rôznych fyzických polohách. Ak je cieľom zmerať ten istý bod pomocou dvoch snímačov, je duálny prvok jednoduchšou voľbou. Ak je cieľom porovnať teplotu na dvoch rôznych miestach, použite dva samostatné snímače s jedným alebo dvoma prvkami.

Základy zapojenia dvojprvkového RTD: 2-drôtové, 3-drôtové a 4-drôtové pripojenia

Každý prvok vnútri dvojčlánkového RTD môže byť zapojený rovnakým spôsobom ako jeden RTD. Spôsob zapojenia určuje, ako presne môže merací obvod kompenzovať odpor vodiča. V prípade dvojprvkového snímača sa počet vodičov zodpovedajúcim spôsobom zdvojnásobí.

Pri 2-vodičovom zapojení sa k prvku pripájajú dva vodiče a nameraný odpor zahŕňa odpor prívodných vodičov. Táto metóda je prijateľná len pre krátke káble a požiadavky na nízku presnosť, pretože odpor elektród sa mení s teplotou okolia a spôsobuje chybu merania. Dvojčlánkový RTD s dvoma vodičmi na článok má celkom štyri externé vodiče.

Pri 3-vodičovom zapojení sú na jeden koniec prvku pripojené tri vodiče a jeden spoločný vodič. Merací obvod meria odpor jedného vodiča a odčíta ho od celkovej slučky. Toto je najbežnejší priemyselný kompromis, pretože poskytuje dobrú kompenzáciu zvodu bez potreby špeciálneho páru prúdu a napätia. Dvojčlánkový prvok Pt100 s tromi vodičmi na člen má šesť vonkajších vodičov.

Pri 4-vodičovom zapojení dodávajú dva vodiče konštantný prúd a dva samostatné vodiče merajú napätie na prvku. To úplne eliminuje chybu odporu elektródy, čo z nej robí najpresnejšiu metódu. Dvojčlánkový RTD so štyrmi vodičmi na člen má osem externých vodičov, čo je menej bežné, ale nevyhnutné pre vysoko presné meranie a laboratórne aplikácie.

Fyzické farby vodičov sa líšia podľa výrobcu, ale bežnou konvenciou je použitie jedného farebného páru pre prvok jedna a iného farebného páru pre prvok dva. Pred ukončením vždy potvrďte priradenie elektródy pomocou údajového listu snímača. Ak zamiešate prvky, stále môžete získať platné hodnoty, ale stratíte zamýšľané mapovanie redundancie.

Z hľadiska zapojenia považujte prvok jeden za RTD A a prvok dva za RTD B. Udržujte dve sady vodičov oddelené v spojovacej hlavici a pozdĺž káblovej trasy, aby ste znížili riziko náhodných skratov a zjednodušili budúce riešenie problémov.

Spoločné konfigurácie zapojenia RTD s dvoma prvkami

Keď pochopíte, že každý prvok je nezávislý RTD, konfigurácie zapojenia sa dajú ľahko zorganizovať. Najbežnejšie priemyselné konfigurácie sú nezávislé duálne meranie, redundantné meranie pre bezpečnosť a samostatné procesné/zobrazovacie signály.

Nezávislé duálne meranie

Prvok 1 sa pripája k hlavnému riadiacemu systému cez vysielač teploty. Prvý prvok sa pripája k miestnemu indikačnému vysielaču alebo systému monitorovania vibrácií. Toto je typická voľba pre ložiská motora, prevodovky a kompresory, kde musí rovnaká teplota ložiska dosiahnuť ochranné relé aj systém správy majetku.

Redundantné meranie pre bezpečnosť

Oba prvky sú pripojené k samostatným analógovým vstupným kartám alebo samostatným bezpečnostným PLC. Ak sa nepodarí otvoriť prvok jeden, prvok dva naďalej poskytuje procesnú teplotu. Redundantná kabeláž musí obsahovať samostatné koncovky spojovacej hlavy, samostatné káble a ideálne samostatné napájacie zdroje, aby sa dosiahla skutočná rozmanitosť.

Oddelený procesný a zobrazovací signál

Jeden prvok napája DCS na riadenie procesu, zatiaľ čo druhý prvok napája panelový merač alebo displej HMI. Tým sa vyhnete izolačným kartám slučky a pracovníci údržby môžu overiť čítanie procesu bez toho, aby sa dotkli riadiacej slučky.

Sériové alebo diferenciálne konfigurácie

Menej bežné konfigurácie zahŕňajú zapojenie dvoch prvkov do série na získanie približného priemerného odporu alebo do mostíka na meranie teplotného rozdielu. Tieto metódy sa v moderných digitálnych systémoch používajú len zriedka, pretože vysielač dokáže vypočítať priemer alebo rozdiel elektronicky s lepšou presnosťou.

Pri plánovaní schémy zapojenia jasne označte každú svorku. Pre každý prvok použite samostatné farby vodičov a pre kábel označte spoločnú zem tienenia. Dvojprvkový RTD so šiestimi vodičmi môže vyzerať odstrašujúco, ale jasná schéma zapojenia odstraňuje väčšinu rizika.

Zapojenie dvojprvkového RTD k prevodníku teploty

Najpraktickejšou otázkou pri dvojprvkovom zapojení RTD je, ako vykonať konečné pripojenie k vysielaču. Mnoho snímačov teploty má jeden RTD vstup; dvojprvkový snímač potom potrebuje dva vysielače. Ostatné vysielače majú duálne RTD vstupy a môžu prijímať oba prvky priamo.

Pred zapojením skontrolujte konfiguráciu vstupu vysielača. Štandardný jednovstupový RTD vysielač má svorky ako 1, 2, 3 a 4 pre trojvodičový RTD. Ak pripojíte dvojčlánkový snímač k dvom jednovstupovým vysielačom, každý prvok používa vlastnú sadu svoriek. Ak používate vysielač s dvoma vstupmi, jednoducho priradíte prvok jeden vstupu A a prvok dva vstupu B.

Najbežnejším a najekonomickejším usporiadaním poľa sú dva prevodníky namontované na hlavici inštalované vo vnútri pripájacej hlavice RTD. To udržuje analógový signál silný a lokálny a umožňuje vám spustiť dve samostatné 4–20 mA slučky späť do riadiacej miestnosti. Šesť vodičov dvojčlánkového RTD je ukončených na svorkách vysielača alebo na svorkovnici a každý vysielač vytvára nezávislú prúdovú slučku.

Pri prepínaní medzi dvoma prvkami sa uistite, že konfigurácia prevodníka zodpovedá krivke odporu snímača a spôsobu zapojenia. Napríklad, ak vyberiete trojvodičový vstup Pt100, vysielač musí vidieť iba tri vodiče z jedného prvku. Nekombinujte vodiče z oboch prvkov do jedného vstupu vysielača.

Pre montáž vysielača sa často uprednostňuje robustný dvojčlánkový opláštený RTD s minerálnou izoláciou, pretože kábel sa ľahko ohýba a snímacia špička udržuje oba prvky v rovnakej polohe. Tento štýl tiež znižuje čas odozvy v porovnaní s typom zostavy s veľkým otvorom.

Dvojprvkový plášťový RTD pre redundantné zapojenie Tento kompaktný RTD s minerálnou izoláciou ponúka dva snímacie prvky vo flexibilnom plášti, ktoré podporujú redundantné vedenie bez dodatočných teplomerov. Jeho rýchla odozva vyhovuje montáži prevodníka a zlepšuje dostupnosť tepelného merania. Zobraziť produkt →

Redundantné zapojenie pre procesy s vysokou dostupnosťou

Redundantné dvojprvkové vedenie RTD je osvedčený spôsob, ako zlepšiť dostupnosť merania teploty bez pridania druhej teplomernej jímky. Vo funkciách s bezpečnostnými prístrojmi môže byť druhý prvok použitý ako samostatná vrstva ochrany, ale iba v prípade, ak je vedenie tiež nadbytočné.

Začnite so spojovacou hlavicou snímača. Použite dva samostatné rady svoriek, jeden pre prvok jeden a jeden pre prvok dva, s uzemnenou tieniacou bariérou medzi nimi, ak je to možné. Veďte vodiče každého prvku v samostatných kábloch do zoraďovacej skrine. Vyhnite sa vedeniu oboch prvkov cez rovnaký viacžilový kábel, pretože požiar kábla alebo fyzické poškodenie by mohli odstrániť oba signály naraz.

V skrini priraďte prvok jeden k základnému systému riadenia procesu a prvok dva k bezpečnostnému systému. Toto oddelenie poskytuje funkčnú rozmanitosť. Niektoré závody tiež pripájajú prvok jeden k redundantnému vstupu PLC a prvok dva k samostatnému monitoru vibrácií pre kontrolovanú logiku.

1. Pred inštaláciou skontrolujte, či má snímač dva nezávislé prvky pomocou ohmmetra.
2. Zapojte každý prvok pomocou rovnakej konvencie polarity naprieč všetkými zariadeniami.
3. Nastavte bezpečné správanie vysielača pre stavy otvoreného obvodu a skratu.
4. Pridajte do riadiaceho systému diagnostický alarm, ak sa dve namerané hodnoty odchyľujú o viac ako nastavený prah.
5. Zdokumentujte logiku redundancie pomocou diagramu príčin a následkov.

Pretože oba prvky zdieľajú rovnakú snímaciu špičku, zvyčajne snímajú takmer rovnakú teplotu. Alarm odchýlky od 2 °C do 5 °C je typický pre zdravé dvojprvkové RTD. Ak odchýlka narastá, signalizuje posun snímača, vniknutie vlhkosti alebo poškodenie zvodového vodiča skôr, než ktorýkoľvek prvok úplne zlyhá.

Pri aplikáciách horúceho pohotovostného režimu by DCS alebo bezpečnostná logika mali nepretržite monitorovať oba vstupy a automaticky prepnúť na zdravý prvok, keď aktívny prvok zlyhá. Spínacia logika sa musí otestovať aspoň raz počas uvádzania do prevádzky a po akejkoľvek generálnej oprave prístroja.

Dvojprvkový RTD vs. dva samostatné RTD

Niekedy sa inžinieri pýtajú, či je lepšie inštalovať jeden dvojčlánkový RTD alebo dva samostatné RTD v samostatných teplomerných jímkách. Odpoveď závisí od dostupnosti procesu, času odozvy, nákladov a požadovanej nezávislosti.

Ak môžete nainštalovať dve samostatné teplomerné jímky, získate vyššiu úroveň fyzickej rozmanitosti, pretože jediný mechanický náraz nemôže poškodiť oba snímače súčasne. Toto sa niekedy vyžaduje pri náročných servisných aplikáciách alebo keď programy prediktívnej údržby potrebujú vymeniť snímače online.

Ak proces umožňuje iba jednu trysku alebo teplomernú jímku, praktickou odpoveďou je dvojčlánkový RTD. Je tiež vynikajúcou voľbou pre dodatočné vybavenie, pretože môžete nahradiť jednočlánkový snímač bez úpravy procesného pripojenia.

Niektorí používatelia sa pýtajú, či je dvojprvkový RTD menej presný ako jednoprvkový, pretože tieto dva prvky nemusia byť úplne identické. Kvalitní výrobcovia v praxi priraďujú oba prvky do rovnakej tolerančnej triedy. Norma IEC 60751 povoľuje maximálnu odchýlku pre triedu A a triedu B a dobré dvojprvkové snímače udržujú oba prvky v tomto pásme.

Výber správnej konštrukcie RTD s dvoma prvkami

Dvojprvkové RTD sú dostupné v niekoľkých fyzických konštrukciách. Správna voľba závisí od procesného tlaku, teploty, vibrácií, chemického napadnutia a požiadaviek na inštaláciu. Často môžete požadovať konfiguráciu s dvoma prvkami v štandardnom zostavenom RTD, opláštenom RTD, RTD v nevýbušnom prevedení alebo viacbodovom prevedení.

Montážny RTD je najbežnejšou konštrukciou pre univerzálne dvojprvkové vedenie. Používa závitové alebo prírubové pripojenie, odpruženú vložku a liatinovú alebo hliníkovú koncovku. To vám dáva dostatok miesta pre dva trojvodičové prvky a dva náhlavné vysielače.

Pre oblasti citlivé na vibrácie je plášťový RTD s kompaktnou pripájacou hlavou bezpečnejší, pretože má menšie momentové rameno a odolá mechanickému namáhaniu. Opláštené dvojprvkové prvky majú tiež rýchlejšiu odozvu, vďaka čomu sú užitočné, keď treba rýchlo zistiť únik tepla.

V nebezpečných priestoroch musí byť dvojčlánkový RTD inštalovaný v kryte odolnom proti výbuchu alebo cez vnútornú bezpečnostnú bariéru. Pravidlá zapojenia sa riadia klasifikáciou miestnej oblasti, nie iba hodnotením IP senzora. Vždy skontrolujte certifikát produktu a schválenie vstupu káblov.

Ak sa dvojčlánkový RTD bude používať pre redundantnú bezpečnostnú funkciu, vyžiadajte si usporiadanie konektorov a svoriek, ktoré zabráni náhodnému prepojeniu medzi prvkami. Niektorí výrobcovia ponúkajú na tento účel kľúčované konektory alebo farebné svorkovnice.

Montážny RTD pre monitorovanie procesov Všestranný snímač na priame meranie teploty kvapalín, plynov a povrchov, jednoducho integrovaný so zobrazovacími a záznamovými prístrojmi. Jeho robustný dizajn vyhovuje riadeniu procesov a spoľahlivému zberu dát v reálnom čase. Zobraziť produkt →

Najlepšie postupy inštalácie a ukončenia

Dobré dvojprvkové zapojenie RTD začína dobrou mechanickou inštaláciou. Snímač by mal byť úplne zasunutý do teplomernej jímky alebo procesného otvoru a hlavica koncovky by mala byť orientovaná tak, aby vstupy káblov smerovali nadol, aby sa znížilo prenikanie vody. Inštalačný moment by mal zodpovedať typu závitu; prílišné utiahnutie spojenia NPT alebo M20 môže zdeformovať snímač a posunúť prvky.

Keď ukončujete prívodné vodiče, nestrihajte ich na kratšie, ako je potrebné. Ak je potrebná neskoršia výmena kabeláže, dostatočná náhradná dĺžka vám umožní opätovné ukončenie. Na lankových drôtoch používajte objímky a nenechávajte voľné pramene, ktoré by mohli skratovať puzdro hlavy.

Udržujte vzdialenosť medzi signálnymi káblami RTD a napájacími káblami. Minimálna odporúčaná vzdialenosť od vedenia striedavého prúdu je 12 palcov, ak je to nevyhnutné, kríženie v pravom uhle. To znižuje indukovaný šum, ktorý môže spôsobiť nepravidelné čítania pri 3-vodičovom pripojení.

V prípade dvojčlánkového RTD v teplomernej jímke sú tieto dva prvky zvyčajne umiestnené v rovnakej hĺbke. Ak potrebujete dva rôzne teplotné body v jednom reaktore, zvoľte radšej viacbodový dizajn ako štandardný duálny prvok, pretože štandardný duálny prvok nedokáže merať dve rôzne miesta.

Po zapojení vykonajte jednoduchú kontrolu kontinuity medzi každým prvkom a jeho vysielačom. Megger používajte iba s odpojeným vysielačom a nikdy neaplikujte na prvky RTD viac ako menovité skúšobné napätie izolácie.

Kalibrácia a testovanie dvojprvkových RTD

Dvojprvkové RTD sa musia testovať na oboch prvkoch, nie iba na jednom. Mnohé závody robia chybu, keď kalibrujú prvok jeden a predpokladajú, že prvok dva je identický. Aj keď oba prvky zdieľajú rovnaké puzdro, môžu starnúť odlišne v dôsledku tepelných cyklov, vibrácií a vlhkosti.

Najspoľahlivejším testom je presné meranie odporu pri referenčnej teplote, ako je ľadový kúpeľ alebo kalibrátor suchého bloku. Porovnajte nameraný odpor s tabuľkou IEC 60751. Pre prvok Pt100 by 0 °C malo ukazovať približne 100,00 ohmov a 100 °C by malo ukazovať približne 138,51 ohmov.

Pri vykonávaní 3-vodičovej kalibrácie by mal kalibrátor používať rovnaké usporiadanie elektród ako nainštalovaný vysielač. Niektoré prenosné kalibrátory automaticky kompenzujú odpor elektródy, ale musíte im povedať, akú konfiguráciu drôtu používate.

1. Pred testovaním odpojte oba prvky od vysielačov.
2. Odmerajte odpor medzi každým párom vodičov, aby ste sa uistili, že prvok nie je otvorený.
3. Skontrolujte izolačný odpor medzi každým prvkom a plášťom pomocou 100 V DC meggera.
4. Ponorte snímací hrot do kalibračného kúpeľa a nechajte čas na tepelnú rovnováhu.
5. Zaznamenajte odpor prvku jedna a prvku dva v každej nastavenej hodnote.
6. Akceptujte snímač, ak oba prvky spĺňajú požadovanú tolerančnú triedu.

V prípade kritických bezpečnostných aplikácií vykonajte aj test slučky cez každý vysielač a vstupnú kartu riadiaceho systému. Tým sa overí, že vedenie od snímača k displeju je nepretržité a že pri odpojení prvku funguje bezpečnostný stav.

Ak sa pri izbovej teplote čítajú dva prvky správne, ale pri vysokej teplote sa líšia, skontrolujte, či v plášti nie je mechanické namáhanie alebo vlhkosť. Minerálna izolácia kontaminovaná vlhkosťou môže spôsobiť skratový odpor, ktorý sa pri vysokej teplote javí ako nízky údaj.

Údržba a odstraňovanie problémov Dvojprvkové vedenie RTD

Keď káblová slučka RTD s dvoma prvkami ukazuje neplatný údaj, najrýchlejším prístupom je identifikovať chybný prvok a typ poruchy. Prerušený obvod zvyčajne spôsobí, že sa prevodník zvýši alebo zníži v závislosti od jeho bezpečnostného nastavenia. Skrat môže spôsobiť nízky odpor, často blízko odporu kábla.

Začnite meraním oboch prvkov na spojovacej hlave. Zdravý prvok Pt100 by mal vykazovať hodnotu odporu zodpovedajúcu teplote okolia. Ak je jeden prvok otvorený, chyba je vo vnútri snímača alebo v jeho internom pripojení vodiča. Ak sú oba prvky otvorené, problém je pravdepodobnejší v spoločnej káblovej vývodke alebo po ťažkom mechanickom poškodení.

Skôr ako sa spoľahnete na meranie, skontrolujte farebné kódovanie každého zvodu. Niektoré snímače s dvoma prvkami používajú rovnaké farby vodičov pre oba prvky, čo uľahčuje priradenie nesprávneho páru. Ak vysielač ukazuje údaj, ktorý je presne jednoprvkový odpor, možno ste pripojili iba jeden prvok a druhý ste nechali otvorený.

Bežnou chybou zapojenia v 6-vodičových RTD s dvoma prvkami je pripojenie troch vodičov prvého prvku k 3-vodičovému vysielaču, zatiaľ čo vstup vysielača je nakonfigurovaný pre jeden prvok, ale so spoločným vedením z prvku dva. To vytvára vysoký odpor, pretože obvod prechádza oboma prvkami v sérii.

Pravidelná údržba by mala zahŕňať uťahovanie všetkých skrutkových svoriek, pretože tepelná rozťažnosť ich môže časom uvoľniť. Skontrolujte aj tesnenie hlavy spojky. Vlhkosť je hlavnou príčinou zlyhania izolácie v termináloch RTD a môže ovplyvniť oba prvky rôznymi rýchlosťami.

Pre podporu pri riešení problémov si v priečinku prístroja ponechajte jednoduchú diagnostickú tabuľku s očakávanými hodnotami odporu pri bežných teplotách. To umožňuje technikom rýchlo sa rozhodnúť, či vymeniť snímač alebo prenasledovať kabeláž.

Dvojprvkové prípady aplikácie RTD a výberové kritériá

Dvojčlánkové RTD sa objavujú takmer v každom sektore, ktorý potrebuje spoľahlivé meranie teploty. Najbežnejšími aplikáciami sú ložiská motorov a generátorov, tesnenia čerpadiel, výtlačné potrubia kompresorov, výmenníky tepla, napájacia voda elektrární a teplota plášťa chemického reaktora.

V ložisku motora ide prvý prvok do ochranného relé, ktoré vypne motor pri vysokej teplote, a druhý prvok ide do nepretržitého monitora teploty. Tým sa zabráni tomu, aby jediné nefunkčné relé neočakávane odstavilo motor. Snímač je zvyčajne plášťový dvojčlánkový RTD s malým priemerom vložený do vyvŕtaného otvoru v puzdre ložiska.

Vo výmenníku tepla je vo výstupnej dýze často inštalovaný dvojčlánkový RTD. Jeden prvok napája regulačnú slučku, ktorá upravuje prietok chladiacej vody; druhý prvok napája systém monitorovania energie alebo bezpečnostné blokovanie. Rovnaký prístup funguje na peciach a chladičoch s rebrovým ventilátorom.

V nebezpečných oblastiach, ako sú ropné a plynárenské zariadenia, sa vyžaduje dvojčlánkový RTD odolný voči výbuchu, keď sa vysielač alebo terminály nachádzajú v klasifikovanej zóne. Nehorľavé puzdro zabraňuje vnútornej elektrickej poruche zapáliť okolitú atmosféru. Pretože senzor má dva prvky, jeden môže byť použitý na riadenie procesu a druhý na funkciu bezpečnostného vypnutia, ktorá je nezávisle certifikovaná.

Pre chemické závody s korozívnym médiom poskytuje antikorózny dvojčlánkový RTD s teplomernou nádobkou s PTFE obložením dva signály a zároveň chráni platinové prvky pred napadnutím kyselinou. Platia rovnaké princípy zapojenia, ale materiál teplomernej jímky a dĺžka vloženia musia byť správne špecifikované.

RTD odolný proti výbuchu for Hazardous Areas Tento senzor, navrhnutý do výbušného prostredia s uhľovodíkmi, meria bezpečne a presne až 1300 °C. Vhodné pre rafinérie a chemické závody, ktoré potrebujú bezpečné monitorovanie teploty v prchavých podmienkach. Zobraziť produkt →

Pri špecifikácii dvojčlánkového RTD uveďte presný teplotný rozsah, veľkosť procesného pripojenia, hĺbku vloženia, materiál teplomernej jímky, typ elektrického zakončenia a triedu tolerancie prvku. Dobre napísaná špecifikácia šetrí čas inštalácie a znižuje chyby pri uvedení do prevádzky.

Vizuálny prehľad: Kde sa používajú RTD s dvoma prvkami

Aby sme lepšie pochopili, ako sa používajú dvojprvkové RTD pri údržbe priemyselných zariadení, je užitočné pozrieť sa na typickú distribúciu aplikácií. Nasledujúca tabuľka je ilustratívnym rozpisom na základe skúseností so servisom v teréne a bežnej praxe v oblasti inžinierstva prístrojov.

Zobrazuje podiel dvojprvkových RTD inštalácií podľa primárnej funkcie: redundancia, samostatné zobrazenie/ovládanie, priemerovanie teploty a kalibračná referencia. Táto distribúcia pomáha inžinierom závodu rozhodnúť, ktorá konfigurácia zapojenia sa najviac oplatí zvládnuť ako prvá.

Tabuľka pokrýva štyri široké funkcie. Prevláda nadbytočné meranie, pretože bezpečnostné systémy čoraz viac vyžadujú dva nezávislé senzory v jednom bode. Nasleduje samostatný displej/ovládanie. Priemerovanie teploty je bežnejšie vo veľkých vzduchom chladených výmenníkoch tepla. Referencia kalibrácie je výklenok, ale cenné využitie.

Keďže údaje nie sú viazané na jedno odvetvie, mali by sa považovať skôr za referenčné plánovanie než za certifikovanú štatistickú tabuľku. Dôležitým bodom je, že dva prvky RTD nie sú vždy zapojené pre čistú redundanciu.

Pozrime sa teraz na vodorovný stĺpcový graf.

Tabuľka ukazuje, že redundantná bezpečnostná kabeláž je najväčšou kategóriou, ale nie je to jediný dôvod na použitie dvojprvkového snímača. Druhá najväčšia kategória, ovládanie plus miestne zobrazenie, je obzvlášť bežná v rotačných strojoch, kde operátor chce čítať teplotu lokálne, zatiaľ čo DCS pokračuje v riadení procesu.

Priemerné čítanie predstavuje asi 15 percent inštalácií. V týchto prípadoch sa dva prvky nepoužívajú nezávisle; sú sčítané alebo spriemerované vo vysielači, aby reprezentovali priemernú teplotu pozdĺž povrchu. To znižuje náklady na inštaláciu viacerých jednoprvkových snímačov vo vnútri veľkého ohrievača.

Podiel kalibračnej referenčnej hodnoty, približne 10 percent, je malý, ale dôležitý. Jeden prvok zostáva vyhradený pre referenčné pripojenie, zatiaľ čo druhý prvok sa používa na normálne meranie. To umožňuje technikom skontrolovať pracovný prvok bez otvorenia procesu.

Z pohľadu zapojenia graf zdôrazňuje, že by ste nemali predpokladať, že každý dvojprvkový RTD je určený pre bezpečnostnú redundanciu. Najprv si ujasnite zamýšľanú funkciu, pretože vedenie ovládania a displeja často toleruje kratší kábel a nižšie náklady, zatiaľ čo redundantné bezpečnostné vedenie vyžaduje úplné oddelenie.

Distribúcia tiež naznačuje, že trojvodičové pripojenia sa pravdepodobne používajú v približne 70 až 80 percentách dvojprvkových inštalácií, pretože sú vhodné pre redundantné aj riadiace aplikácie. Štvorvodičové pripojenia sú bežné v kalibračných referenčných inštaláciách a pri vysoko presnom riadení výmenníka tepla.

Ak navrhujete nový systém, začnite napísaním jednoduchej matice funkcií pre prvok jeden a prvok dva. Toto cvičenie rýchlo odhalí, či potrebujete redundantné vysielače, jeden vysielač s dvoma vstupmi alebo špecializovaný vysielač s priemerovaním.

Nakoniec graf neukazuje fyzický typ konštrukcie. Závod môže používať 60 percent opláštených dvojprvkových RTD na rotačných zariadeniach, 25 percent montážneho typu vo všeobecných procesných potrubiach a 15 percent typu odolného voči výbuchu v klasifikovaných oblastiach.

Presné percentá vo vašom závode sa budú líšiť, ale princíp zostáva rovnaký: definujte úlohu každého prvku predtým, ako potiahnete kábel, a zdokumentujte túto úlohu na liste slučky.

Časté otázky o zapojení dvojprvkového RTD zapojenia

Kam ďalej: Viac zdrojov a priama podpora

Ak sa stále rozhodujete medzi jednoprvkovým a dvojprvkovým RTD, alebo potrebujete pomôcť s konkrétnym návrhom slučky, začnite krátkou inžinierskou konzultáciou. Podrobná špecifikácia snímača zaisťuje, že oba prvky sú zladené, izolované a ukončené presne tak, ako to váš systém vyžaduje.

Pre lepšie pochopenie výberu teplotných snímačov si prečítajte našu priemyselnú príručku o typoch a výbere termočlánkov. Hoci sa zameriava na termočlánky, návod na inštaláciu a zapojenie je užitočný popri znalostiach RTD.

Prečítajte si sprievodcu výberom termočlánku