Cảm biến nhiệt độ không dây công nghiệp: Hướng dẫn lựa chọn cho kỹ sư quy trình

Hãy tưởng tượng thêm một điểm theo dõi nhiệt độ vào một đơn vị quy trình đang chạy. Bạn sẽ cần phải kéo cáp mới, vá một ống dẫn mới, nối hộp nối mới và có thể tắt một phần đường dây. Đó là lý do tại sao nhiều kỹ sư nhà máy hiện nay coi cảm biến nhiệt độ không dây là lựa chọn đầu tiên của họ thay vì tuyến có dây cũ.

Tại sao cảm biến nhiệt độ không dây lại quan trọng trong môi trường công nghiệp

Trường hợp thực tế của phép đo nhiệt độ không dây mang đến ba lợi ích có thể đo lường được: chi phí lắp đặt thấp hơn, vị trí linh hoạt hơn và truy cập ngay vào dữ liệu xử lý hỗ trợ bảo trì dự đoán.

Trong một nhà máy lọc dầu hoặc nhà máy hóa chất, một điểm đo nhiệt độ được nối dây có thể tiêu tốn hàng trăm đô la tiền cáp, khay, ống dẫn và nhân công. Nếu điểm nằm xa tủ sắp xếp thì chi phí sẽ tăng lên gấp bội. Một cảm biến không dây loại bỏ hầu hết điều đó. Cảm biến được gắn, khởi động và kết nối với cổng không dây hiện có mà không cần chạy bất kỳ dây đồng mới nào.

Tính linh hoạt cũng quan trọng không kém. Trên lò quay, băng chuyền chuyển động hoặc bệ thử, điểm đo có thể thay đổi. Đầu dò không dây có thể được định vị lại trong vài phút. Và vì dữ liệu không dây có thể truyền vào hệ thống điều khiển phân tán hoặc nền tảng giám sát dựa trên web nên người vận hành có thể thấy nhiệt độ giống nhau trong phòng điều khiển và trên thiết bị di động.

Dữ liệu từ điểm không dây cũng giúp việc theo dõi tình trạng dễ dàng hơn. Các kỹ sư quy trình có thể so sánh xu hướng nhiệt độ với dữ liệu rung động của máy bơm, dòng điện động cơ hoặc kết quả chất lượng sản phẩm. Nhiệt độ thay đổi chậm có thể cho thấy bộ trao đổi nhiệt bị tắc nghẽn, lớp cách nhiệt xuống cấp hoặc ổ trục bắt đầu bị hỏng. Khó có thể nắm bắt được xu hướng đó bằng cách kiểm tra nhiệt độ thủ công, nhưng đó chính xác là những gì một cảm biến được kết nối sẽ tự động ghi lại.

Tiêu chí hiệu suất chính để chọn cảm biến nhiệt độ không dây

Việc chọn cảm biến nhiệt độ không dây công nghiệp phù hợp bắt đầu từ phần tử cảm biến chứ không phải radio. Loại đầu dò, vật liệu và cấp độ chính xác xác định liệu thiết bị có thể phục vụ quy trình một cách đáng tin cậy hay không.

Đối với lò nung 1200 ° C, đầu dò cặp nhiệt điện loại K bằng thép không gỉ với ống bảo vệ bằng gốm sẽ hoạt động. Đối với lò nung 1800°C, cặp nhiệt điện bạch kim-rhodium sẽ tốt hơn. Đối với máy thực phẩm, cần có đầu dò PT100 bằng thép không gỉ có kết nối kín, hợp vệ sinh. Mỗi ứng dụng có phạm vi nhiệt độ, thời gian đáp ứng và môi trường ăn mòn riêng.

Độ chính xác thường được biểu thị bằng Loại A hoặc Loại B đối với đầu báo nhiệt độ điện trở PT100. Loại A là khoảng ±0,15 °C ở 0 °C và Loại B là khoảng ±0,30 °C. Đối với cặp nhiệt điện, cấp dung sai tuân theo IEC 60584 và phụ thuộc vào loại cặp nhiệt điện.

Phía không dây có các yếu tố lựa chọn riêng. Các giao thức công nghiệp như WirelessHART và ISA100.11a cung cấp mạng lưới mạnh mẽ cho các nhà máy xử lý. LoRa và NB-IoT tầm xa phù hợp với bể chứa từ xa và thiết bị ngoài trời. Tuổi thọ pin là một yếu tố quan trọng khác: cảm biến lấy mẫu một lần mỗi phút sẽ hoạt động trong nhiều năm, trong khi cảm biến lấy mẫu vài giây một lần cần pin lớn hơn hoặc thiết kế nguồn điện theo chu kỳ nhiệm vụ.

Mối quan hệ giữa tốc độ lấy mẫu và tuổi thọ pin thường bị hiểu lầm. Cảm biến báo cáo một lần mỗi phút có thể hoạt động được sáu năm với pin tiêu chuẩn. Cảm biến tương tự báo cáo cứ sau mười giây có thể làm cạn kiệt pin trong mười tám tháng. Đối với hầu hết hoạt động giám sát quy trình, tốc độ cập nhật chậm hơn là hoàn toàn phù hợp. Đối với các vòng điều khiển cần phản hồi nhanh, hãy giữ nguyên phép đo có dây và sử dụng điểm không dây làm đầu vào giám sát.

Cảm biến nhiệt độ công nghiệp nhỏ gọn có gắn vít bằng thép không gỉ và đầu dò PT100K Cảm biến nhiệt độ cấp công nghiệp này có giá đỡ vít bằng thép không gỉ và đầu dò PT100K, được thiết kế để đo lường đáng tin cậy trong giám sát quá trình khi cần lắp đặt cố định. Nó bổ sung cho các hệ thống không dây bằng cách cung cấp điểm đo có dây ổn định. Xem sản phẩm →

Tích hợp giám sát nhiệt độ không dây với thiết bị hiện có

Cảm biến nhiệt độ không dây không phải thay thế kiến trúc điều khiển hiện tại của bạn. Chúng thường phù hợp với nó như một nguồn biến số quy trình mới.

Một bộ truyền nhiệt độ điều chỉnh tín hiệu từ cảm biến. Trong triển khai không dây, chức năng phát tương tự được tích hợp vào đầu không dây hoặc vỏ riêng biệt. Đầu ra của máy phát có thể chạy trực tiếp đến cổng chuyển dữ liệu không dây thành 4-20 mA, HART, Modbus hoặc Ethernet để phù hợp với hệ thống điều khiển.

Đối với các nhà máy đã sử dụng bộ truyền nhiệt độ có dây, việc chuyển đổi sang không dây thường liên quan đến việc lắp đặt điểm đo thứ hai tại cùng một vị trí quy trình, một điểm có dây và một điểm không dây. Việc đọc không dây hoạt động như một kiểm tra chéo hoặc như một đầu vào dự phòng cho các vòng lặp quan trọng. Đối với các cài đặt mới, bộ phát không dây có thể cung cấp tín hiệu chính mà không cần tốn một khay cáp hoàn toàn mới.

Bộ điều khiển nhiệt độ cũng đóng một vai trò. Đầu vào nhiệt độ không dây có thể được sử dụng làm tín hiệu phản hồi cho bộ điều khiển PID nếu hệ thống điều khiển hỗ trợ cổng không dây. Trong thực tế, nhiều nhà máy sử dụng cảm biến không dây làm đầu vào giám sát và giữ cho vòng điều khiển chính được nối dây. Phương pháp kết hợp này mang lại lợi ích tốt nhất cho cả hai thế giới: chi phí lắp đặt thấp cho dữ liệu bổ sung và độ tin cậy cao cho các vòng lặp quan trọng.

Máy phát nhiệt độ tích hợp hoàn toàn biệt lập Bộ phát tích hợp này chấp nhận đầu vào từ nhiều RTD và cặp nhiệt điện khác nhau, cung cấp đầu ra analog riêng biệt phù hợp để tích hợp vào hệ thống điều khiển. Nó cho phép sử dụng tín hiệu cảm biến không dây làm đầu vào giám sát trong khi vẫn duy trì độ tin cậy của vòng lặp có dây. Xem sản phẩm →

Ứng dụng công nghiệp và cân nhắc thực tế

Trong nhà máy hóa dầu, các điểm nhiệt độ không dây thường được sử dụng trên các bể chứa, đường truyền và hệ thống đốt lửa. Chúng cũng hữu ích cho các nghiên cứu quy trình tạm thời vì nhóm có thể thêm cảm biến tạm thời mà không cần tắt thiết bị. Xem cách công ty hỗ trợ thiết bị đo đạc công nghiệp hóa dầu để biết thêm chi tiết.

Trong lĩnh vực máy móc thực phẩm, đầu dò phải tuân theo các tiêu chuẩn vệ sinh. Đầu dò kim cầm tay hoặc đầu dò PT100 kín có nắp vệ sinh phù hợp với nhiệm vụ đó. Thân cảm biến cần phải dễ làm sạch và có khả năng chống nước rửa trôi. Bạn có thể tìm hiểu thêm về công ty cảm biến nhiệt độ cho máy móc thực phẩm .

Các nhà máy hóa chất và hóa chất hàng ngày thường phải đối mặt với bầu không khí ăn mòn. Đầu dò bằng thép không gỉ 316 có lớp phủ PTFE hoặc ống bảo vệ bằng gốm giúp kéo dài tuổi thọ. Xếp hạng bảo vệ thiết bị ít nhất phải là IP65 và cần có vỏ chống cháy nổ nếu cảm biến được gắn trong khu vực nguy hiểm được phân loại.

Lời khuyên tìm nguồn cung ứng cho nhóm mua sắm và kỹ thuật

Khi bạn gửi yêu cầu về cảm biến nhiệt độ không dây công nghiệp, hãy đảm bảo bạn bao gồm các thông tin sau:

• Phạm vi nhiệt độ và nhiệt độ quy trình bình thường dự kiến
• Cấp độ chính xác cần thiết cho phần tử cảm biến
• Loại kết nối quy trình, chiều dài đầu dò và vật liệu vỏ bọc
• Môi trường: có độ ẩm, rung động, ăn mòn hoặc nhiệt độ môi trường cao
• Hệ thống tự động hóa hiện có và giao thức mong muốn cho tín hiệu không dây
• Các yêu cầu chứng nhận như ATEX, IECEx, CE hoặc phê duyệt chống cháy nổ tại địa phương

Làm việc với nhà sản xuất có thể cung cấp thiết kế đầu dò tùy chỉnh sẽ rút ngắn chu kỳ lựa chọn. Nhà cung cấp trực tiếp tại nhà máy cung cấp cái nhìn rõ ràng hơn về chất lượng và dung sai của vật liệu. Đồng thời hỏi về nguồn phát không dây, thay pin và cách thiết bị được đưa vào cổng.

Giám sát nhiệt độ không dây không còn là một khái niệm thích hợp. Đó là một cách đơn giản để thêm các điểm đo, cắt giảm nhân công lắp đặt và làm cho dữ liệu nhà máy dễ tiếp cận hơn. Quyết định quan trọng không phải là có nên sử dụng mạng không dây hay không mà là làm thế nào để chọn đúng đầu dò, đúng bộ phát và liên kết vô tuyến phù hợp cho quy trình.