حل چالش اندازه گیری دمای صنعتی: چگونه آشکارسازهای مقاومتی دما را از تداخل میدان الکترومغناطیسی قوی دور نگه داریم

در زمینه کنترل اتوماسیون صنعتی، اندازه‌گیری دما بسیار مهم است و آشکارسازهای دمای مقاومتی (RTD)، به عنوان رایج‌ترین آشکارسازهای دمایی در محدوده دمای متوسط ​​و پایین، مستقیماً بر ایمنی تولید و کیفیت محصول تأثیر می‌گذارند. با این حال، تداخل میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی قوی مدت‌هاست که برای بسیاری از مهندسان یک چالش فنی بوده است. امروز، چگونگی جلوگیری از نصب RTD در مناطقی با میدان های مغناطیسی یا الکتریکی قوی را بررسی خواهیم کرد تا از اندازه گیری دقیق و قابل اعتماد دما اطمینان حاصل کنیم.

چرا RTD ها باید از میدان های الکترومغناطیسی قوی دور نگه داشته شوند؟

RTD ها دما را بر اساس مشخصه ای که مقاومت هادی فلزی با دما تغییر می کند اندازه گیری می کنند. این اندازه گیری دقیق تغییرات مقاومت بسیار مستعد تداخل محیط الکترومغناطیسی خارجی است.

در محیط های صنعتی مانند نیروگاه های برق آبی و نیروگاه ها، ولتاژ پورت ژنراتور معمولا به کیلوولت می رسد. میدان‌های الکتریکی قوی و میدان‌های مغناطیسی قوی ایجاد شده توسط شار نشت روتور به شدت با RTD و سیستم‌های اندازه‌گیری دما تداخل می‌کنند. داده‌های اندازه‌گیری واقعی نشان می‌دهد که سیگنال ولتاژ شار نشتی القا شده توسط برخی از RTD‌های رانش حتی می‌تواند به ۱۱۰ ولت برسد، که اندازه‌گیری دما را بی‌معنا می‌کند و به طور بالقوه به سایر اجزای مدار آسیب می‌رساند.

تداخل الکترومغناطیسی (EMI) می تواند باعث خوانش دماهای ناپایدار یا نوسانی و حتی آلارم های کاذب شود. در موارد شدید، می تواند منجر به تعطیلی غیر ضروری واحد و خسارات اقتصادی قابل توجهی شود.

روش های عملی برای جلوگیری موثر از تداخل الکترومغناطیسی

**محل نصب بهینه**

هنگام نصب یک آشکارساز دمای مقاومتی (RTD)، مکان نقطه اندازه گیری باید با دقت انتخاب شود و از مناطقی با میدان های مغناطیسی و الکتریکی قوی اجتناب شود. RTD باید تا حد امکان دور از منابع گرما، میدان های الکتریکی و میدان های مغناطیسی قوی نصب شود تا از تداخل عوامل خارجی با نتایج اندازه گیری جلوگیری شود.

برای محیط های الکترومغناطیسی قوی موجود، اگر اجتناب کامل امکان پذیر نیست، روش نصب RTD را تغییر دهید. به عنوان مثال، از نصب معلق برای جلوگیری از تماس RTD با آجرهای نسوز دیوار کوره استفاده کنید و از عایق بین RTD و تکیه گاه استفاده کنید.

**اقدامات حفاظتی جامع**

محافظ وسیله ای موثر برای مقاومت در برابر EMI است. به طور خاص می توان از روش های زیر استفاده کرد:

سیم‌های جبران‌کننده RTD را می‌توان با عبور از یک لوله آهنی یا سایر مواد محافظ فلزی محافظت کرد تا از تداخل ناشی از تداخل الکترومغناطیسی و میدان‌های الکتریکی با ولتاژ بالا- جلوگیری شود. هنگام استفاده از این روش، اطمینان حاصل کنید که لوله آهنی و مواد محافظ به درستی زمین شده اند و سیم های جبران کننده به هم پیچیده شده اند.

برای تداخل میدان مغناطیسی قوی، محافظ مش یکپارچه موثرترین راه حل است. کابل‌های RTD (ردیاب‌های دمای مقاومتی) دارای سرنخ‌های طولانی و پیوندهای میانی متعددی هستند که نیاز به سیم‌کشی دقیق دارند. در هر پیوند، سیم محافظ سرب باید به طور قابل اعتماد به زمین مشترک متصل شود. سیم‌های سربی باید سه کابل (یا چهار هسته‌ای) با یک محافظ مش سیم مسی و هسته‌های نقره‌ای- داشته باشند که به‌طور خاص برای اندازه‌گیری طراحی شده‌اند.

تغییر روش انتقال سیگنال

اگر اقدامات محافظ برای حل موثر مشکل تداخل کافی نباشد، تغییر روش انتقال سیگنال می تواند در نظر گرفته شود.

در مزرعه یا در اتاق رایانه شخصی ایستگاه صحرایی، یک مبدل دمای Pt100 RTD را می توان برای تبدیل سیگنال مقاومت Pt100 به یک سیگنال استاندارد DC 4-20 میلی آمپر نصب کرد، که به ترتیب کانال سیگنال ورودی رایانه را تغییر می دهد. از آنجایی که سیگنال DC 4-20mA دارای قابلیت های ضد تداخل بسیار قوی است، این روش می تواند به طور موثر تداخل ایجاد شده در طول انتقال سیگنال را حذف کند.

زمین مناسب

زمین یک روش مهم برای معرفی زمین برای حذف تداخل است. دو روش خاص برای اتصال زمین وجود دارد: اتصال زمین ترمینال مرجع RTD و اتصال زمین ترمینال اندازه گیری RTD.

روش اتصال زمین مرجع -شامل اتصال یک سر ترمینال خروجی RTD (یا سیم جبرانی) از طریق یک خازن به اندازه کافی بزرگ است (هرچه خازن بزرگتر باشد، بهتر است، اگر شرایط اجازه دهد). روش اندازه‌گیری{2}}پایه زمین شامل هدایت یک سیم فلزی از انتهای اندازه‌گیری RTD به زمین است، که به طور موثر از تداخل نشت{3}در دمای بالا جلوگیری می‌کند. هنگام انتخاب سیم فلزی، سیمی را انتخاب کنید که در برابر حرارت{5}بالا مقاوم باشد و برای الکترودهای RTD بی ضرر باشد.

بهینه سازی روش های سیم کشی

روش سیم‌کشی RTD همچنین بر قابلیت ضد تداخل- آن تأثیر می‌گذارد. در کنترل فرآیند صنعتی، معمولاً از یک روش سیم‌کشی سه سیم- استفاده می‌شود که می‌تواند تأثیر مقاومت سرب را به طور مؤثری از بین ببرد. یک سیستم چهار سیم می‌تواند تأثیر مقاومت سرب را کاملاً از بین ببرد و عمدتاً برای تشخیص دمای با دقت بالا استفاده می‌شود.

از استفاده از روش سیم‌کشی دو سیمه خودداری کنید، زیرا یک سیستم دو سیمه، مقاومت سرب را به مقدار مقاومت RTD اضافه می‌کند و منجر به افزایش خطای اندازه‌گیری می‌شود. به عنوان مثال، با یک کابل 20 متری، مقاومت سیم تقریباً 3 اهم است که به معنای خطای دمایی تا 6 درجه است، یک خطای بسیار بزرگ.

اقدامات حفاظتی اضافی در محیط های خاص

در محیط های خاص خاص، اقدامات حفاظتی اضافی مورد نیاز است:

محیط‌های پر فشار-دما و فشار بالا: برای دستگاه‌های RTD در فضای باز که در ارتفاعات بالا نصب می‌شوند، از عایق‌بندی مناسب مجرای و لوله‌ها برای جلوگیری از ورود آب و اتصال کوتاه اطمینان حاصل کنید. RTD هایی که در دماها و فشارهای بالا نصب می شوند نیاز به عایق کافی برای لیدها دارند.

محیط‌های غوطه‌ور شده در روغن: برای RTD‌هایی که برای مدت‌های طولانی در روغن غوطه‌ور می‌شوند (مانند یاتاقان‌های رانش در نیروگاه‌های برق آبی)، کابل‌های عایق‌شده از پلی‌تترا فلوئورواتیلن (FEP) مقاوم در برابر روغن{1} و دما{2} باید انتخاب شوند. این ماده را می توان به طور مداوم در دماهای بین -250 درجه تا 250 درجه استفاده کرد و دارای مقاومت عالی در برابر روغن، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر حرارت است.

محیط‌های ارتعاشی: در محیط‌هایی با ارتعاش‌های قوی، برای جلوگیری از شکستن ریشه، وسایل حفاظتی مانند لوله‌های محافظ فنری مخروطی، لوله‌های موجدار و محافظ سیم زره‌دار را در محل اتصال کابل‌ها و RTD اضافه کنید.