WIKA: Специальные решения для экстремальных применений.

23.09.2019

«WIKA – качество без компромиссов» — это не просто девиз компании. Для современного рынка автоматизации в любой отрасли применение продукции WIKA означает точность измерений, надежность оборудования, специальные решения – как элементы безопасного и надежного функционирования современного предприятия. Комплексные вопросы обеспечения качества решаются структурированным подходом, в том числе, компания WIKA в своей деятельности руководствуется философией Kaizen.

Экстремальный холод — одно из самых суровых условий окружающей среды. Каким специальным требованиям должны соответствовать электрические термометры для контроля и мониторинга процессов
в приложениях при окружающей температуре
до -50 °C или ниже?

Разработка новых месторождений нефти и газа постоянно ведется по всему миру, при этом значительная часть месторождений сосредоточена в районах Сибири или Северной Канады, где до 6 месяцев в году, или даже больше, держатся отрицательные экстремальные температуры.

Увеличение добычи нефти и газа в этих регионах и необходимость их локальной переработки привели к росту спроса на электрические термометры, которые подходят для работы при низких температурах окружающей среды, в частности, для мониторинга и управления процессами на нефтехимических предприятиях.

Стандартные решения не могут обеспечить необходимый уровень надежности в таких условиях. Термометры сопротивления обычно рассчитаны на температуру окружающей среды до -40 °C. Таким образом, разработка и создание специального решения для экстремальных применений ставит перед производителем сложную задачу. Материалы, компоненты и конструкция должны обеспечивать возможность работы при низких температурах.

Место установки.

Сам измерительный элемент – обычно датчик Pt100 – без каких-либо проблем может выдерживать низкие температуры окружающей среды, в отличие от преобразователя, который преобразует измеренное значение в выходной сигнал без помех. В этом случае пользователь должен выбрать из двух опций: передатчик встроен в соединительную головку измерительного прибора или установлен в шкаф управления в диспетчерской.

У приборов, в которых преобразователь встроен в головку, преобразователь находится близко к датчику, так, что вероятность потери сигнала сопротивления будет сведена к минимуму. С другой стороны, он непосредственно подвержен воздействию экстремальных отрицательных температур. Преобразователи, установленные в шкаф управления, работают при комнатной температуре и, следовательно, обеспечивают более высокую точность. Но в таком случае влияние длинной линии (сопротивление самой линии и помехи) будет вносить большую погрешность в значение сигнала на входе преобразователя, установленного в шкафу.

В зависимости от процесса необходимо определить, требуется ли отображение параметров процесса в точке измерения. Следует учитывать, что холод оказывает непосредственное воздействие на термометры с ЖК-дисплеем — кристаллы начинают замерзать при температуре окружающей среды ниже -20 °C. Если температура снова поднимается выше этого значения, работа дисплея может быть восстановлена, после временной задержки прибор должен снова нормально работать.

Если отображение параметров процесса в точке измерения должно быть непрерывным, то необходимо либо обеспечить вторую точку измерения с помощью циферблатного термометра, либо выбрать мехатронное измерительное устройство.

Материалы.

Срок службы и функциональность электрических термометров при экстремальных минусовых температурах в основном определяется свойствами используемых пластмасс. Как правило, хрупкость пластика увеличивается с понижением температуры окружающей среды. При температуре испытаний -60 °C, стандартные материалы в течение небольшого времени достигают своих пределов и становятся хрупкими. Таким образом, устройству может быть нанесен значительный ущерб, а надежность процесса в целом не может быть обеспечена.

Несмотря на это, измерительные приборы, в которых полностью отсутствует пластик, остаются утопией (например, уплотнения) — следовательно, выбранные материалы должны быть пригодны для низких температур окружающей среды. Хотя это условие номинально выполняется высококачественными пластмассами, вплоть до -250 °С, оптимальный выбор фактически определяется местоположением точки измерения, потому что именно эти условия определяют необходимую эластичность материала.

Это не относится, например, к экранам кабелей — они обычно должны быть неподвижными — для предотвращения образования микротрещин и попадания влаги. Поэтому все кабели должны быть проложены таким образом, чтобы они были неподвижными, при условии, что измеряемое значение не искажается.

Помимо уплотнений и экранов кабелей существуют другие различные компоненты, содержащие пластмассы, что также должно быть учтено при планировании системы, например герметики, клеи или окрашенные поверхности. В частности, если устройства используются в опасных зонах, необходимо также учитывать электропроводимость этих материалов.

Также рекомендуется соблюдать осторожность при использовании различных сплавов металлов. Нержавеющая сталь подходит для работы при низких температурах окружающей среды. Алюминиевые сплавы гораздо более уязвимы, как показывает сравнительное испытание на воздействие ударов при падении: алюминиевые детали демонстрируют различные виды повреждения при низких температурах, при этом, повреждения более значительные, чем при комнатной температуре. Алюминиевые сплавы должны использоваться только в тех точках измерения, где физические эффекты (удар) исключены.

Заводские испытания.

Сложные серии испытаний неизбежны для определения, способен ли электрический термометр выдержать экстремальные требования процесса. Каждый изготовленный термометр и его компоненты в соответствии с требованиями международных стандартов проходят испытания при температуре -70 °C на стойкость к тепловому удару в соответствии с МЭК 60079-0 и на степень пылевлагозащиты IP в соответствии с МЭК 60529. Дополнительно приборы проходят испытания на ударопрочность. Таким образом, возможность использования при низких температурах подтверждается соответствующими документами.

Резьбовой термометр сопротивления
TR-10D — компактное исполнение.

Термометры сопротивления данной серии используются для измерения жидких и газообразных сред при низких и средних давлениях.

Термометр сопротивления устанавливается непосредственно в процесс. Клеммы для электрического подключения, расположенные в соединительной головке, защищены от влаги и брызг. Измерительные вставки доступны в двух вариантах в зависимости от применения. Первый – со сменной подпружиненной компактной измерительной вставкой, второй – с фиксированной вставкой без возможности замены.

Длина погружения, тип технологического присоединения и измерительный элемент могут выбираться при заказе в зависимости от применения.

  • Чувствительный элемент:
    1x Pt100, 2x Pt100
  • Температурный диапазон:
    -200 ... +600 °C
  • Метод подключения:
    2-, 3- и 4-проводный
  • Различный тип подключения к процессу
  • Различный тип подключения выходных сигналов

Компания WIKA разработала специальное исполнение термометров для использования при температурах окружающей среды до -60 °C. Данное решение предназначено для работы с сырой нефтью, природным газом, а также в нефтехимической промышленности в районах с полярным климатом.

Новостной блок подготовлен по материалам статьи Joachim Brückner «Braving freezing cold weather».