Aktuální vydání

celé číslo

04

2022

veletrh Amper 2022
celé číslo

Nové trendy v měření teploty v nabídce JSP Nová Paka

číslo 11/2005

Nové trendy v měření teploty v nabídce JSP Nová Paka

Teplota je v průmyslu nejčastěji měřenou neelektrickou fyzikální veličinou. Regulace teploty je často rozhodující pro vlastní kvalitu výsledného produktu a nebo procesu i pro bezpečnost provozu. Přesnost měření teploty má velký vliv na spotřebu energie a na životnost a spolehlivost, a tím i na náklady na údržbu a opravy provozních či výrobních zařízení. Přestože metody dotykového měření teploty a příslušné přístroje jsou již velmi dobře propracované, i zde neustálé inovace přinášejí růst provozní spolehlivosti a dlouhodobé odolnosti přístrojů. Firma JSP, s. r. o., Nová Paka dokázala díky účinnému vývojovému zázemí promítnout nejnovější trendy v oboru průmyslových snímačů teploty do svých výrobků téměř současně s hlavními evropskými výrobci, a má nyní v tomto ohledu vedoucí postavení mezi tuzemskými výrobci uvedené techniky.

Trendy v oboru přístrojů pro měření teploty

Ke kontaktnímu měření teploty v průmyslu jsou nejčastěji využívány známé fyzikální jevy – závislost odporu kovových materiálů, nejčastěji Pt, Ni a Cu, na teplotě a termoelektrický jev, které jsou základem provozních odporových, popř. termoelektrických teploměrů. Celý obor je značně konzervativní a větší novinky se zde neprojevují příliš rychle. Za podstatné změny poslední doby lze označit např. používání vrstvových měřicích rezistorů, kabelů s minerální izolací a plášťových kabelů v odporových snímačích teploty a digitalizaci převodníků určených k zabudování do hlavice snímačů. Významnou inovací je také potahování armatur snímačů materiály s velkou chemickou a abrazivní odolností.

Odporové snímače teploty
U odporových snímačů teploty řešených podle IEC 751 (ČSN IEC 751) jsou výměnné měřicí vložky o průměru stonku 8 mm postupně nahrazovány vložkami s minerální izolací o průměru 6 a 3 mm a vložkami s redukovaným koncem. Uvnitř nových vložek je patrný přechod od dvouvodičového provedení se stříbrnými vodiči k třívodičovému a čtyřvodičovému provedení s měděnými nebo niklovými vodiči. Použití niklu na vnitřní vedení vede ke čtyřvodičovému provedení jednoduchých a třívodičovému provedení dvojitých odporových měřicích vložek.

Nejčastěji používanými odporovými čidly teploty jsou nyní platinová nebo niklová vrstvová čidla. V nejnáročnějších podmínkách se však stále využívají vinutá čidla. Rozšiřuje se také používání odporových snímačů teploty bez ochranných armatur, např. s pevně připojeným spojovacím vedením nebo konektory. U těchto verzí jsou zejména ceněny rychlost reakce na změny teploty a ohebný stonek snímačů.

Termoelektrické snímače teploty
Termoelektrické snímače teploty s termočlánky typu J a K podle IEC 584 (ČSN EN 60584) jsou v současné době používány hlavně jako výměnné měřicí vložky s minerální izolací o průměru stonku 6 a 4,5, popř. 3 mm. Dříve hojně využívané drátové termočlánky jsou nadále používány především v provedení s vodiči větších průměrů, kde je oceňována jejich dlouhá životnost.

Roste zájem o tzv. plášťové termočlánky bez ochranných armatur, např. s pevně napojeným kompenzačním vedením nebo konektorem. Průměry stonků jsou 1; 1,5; 2; 3; 4,5 a 6 mm. Podobně jako u odporových snímačů je i zde ceněna zejména jejich rychlá odezva při změně teploty a ohebnost stonku.

Převodníky teploty
Převodníky teploty, obdobně jako nyní většina elektronických výrobků, sledují trend stále rostoucích technických schopností při klesajících cenách. Levné analogové převodníky zůstávají levnými, ale drahé digitální převodníky se pomalu přesouvají z kategorie exkluzivního zboží mezi spotřební materiál. Lze očekávat, že digitální převodníky svojí cenovou dostupností a špičkovými vlastnostmi zcela vytlačí své analogové konkurenty.

Výhodou digitálních převodníků je vlastní princip zpracování dat, který umožňuje např. eliminovat změny ve zpracování signálů vlivem stárnutí diskrétních součástek. Většinou jsou také vybaveny vnitřní autokalibrací, což řádově zvětšuje přesnost měření, a vlastní detekcí provozního stavu i případných chybových stavů. Ponejvíce se jedná o univerzální převodníky, které lze při použití PC nebo různých konfigurátorů či komunikátorů jednoduše naprogramovat podle potřeb dané úlohy. Tím se např. zúží potřebný sortiment náhradních dílů a zmenší objem skladových zásob.

Rychle také roste význam komunikace na dálku a inteligentních řídicích systémů. Stále častěji se proto v různých odvětvích průmyslu uplatňují převodníky s rozhraními HART, Foundation Fieldbus či Profibus.

Novinky v sortimentu JSP

Společnost JSP v letošním roce pro své zákazníky připravila nové typové řady snímačů, odporových i termoelektrických, i převodníků teploty. Ty jsou v dalším textu stručně popsány.

Všestranné a spolehlivé snímače teploty
Nabízeny jsou především průmyslové snímače teploty řady Modutemp70. Na variantní provedení tohoto teploměru ukazuje již název „modulární teploměr„ (obr. 1). Základem snímače je výměnná měřicí vložka s minerální izolací s průměrem stonku 3 a 4,5 nebo 6 mm. Ve vložce je umístěno jednoduché nebo dvojité odporové čidlo Pt100 nebo jednoduchý, dvojitý a na přání zákazníka i trojitý termočlánek typu J nebo K. Měřit lze teploty v rozmezí –200 až +1 100 °C. Měřicí vložka může být použita samostatně (pouze s hlavicí), popř. může být zabudována do mnoha různých ochranných či upevňovacích armatur (od snímače do jímky nebo s jímkou po tyčové snímače s možností volby materiálu ochranné trubky).

Obr. 1.

Obr. 1. Snímač teploty a komponenty modulární řady Modutemp70

Snímače Modutemp70 mohou být opatřeny závitovými šroubeními různých rozměrů při výběru z mnoha délek ochranných armatur i z množství provedení hlavic, včetně provedení celého snímače z korozivzdorné oceli. K dispozici jsou také snímače v provedení pro fakturační měření teploty a v provedení s pevným závěrem k použití v prostředí s nebezpečím výbuchu plynů a prachů (EExd, až do zóny 0). Výstup z teploměru Modutemp70 závisí na převodníku zvoleném zákazníkem – v rozmezí od analogového signálu 4 až 20 mA, přes protokol HART až po moderní komunikační protokoly Foundation Fieldbus nebo Profibus, vše včetně certifikace EExia.

Použité měřicí vložky s minerální izolací, které nahradily zastaralé zasypávané vložky, poskytují těmto snímačům Modutemp70 mimořádně velkou odolnost proti vibracím. Na jímky snímačů lze nanášet různé povlaky výrazně zvyšující jejich chemickou a abrazivní odolnost.

Další novinkou jsou plášťové termoelektrické snímače teploty Flexitemp60 (obr. 2). Jejich základem je jednoduchý nebo dvojitý plášťový termočlánek typu J, K či L s minerální izolací. Měřit lze v rozsazích od –200 do 1 200 °C. Zákazník u Flexitemp60 ocení především širokou škálu nabízených typů. Může volit průměr pláště 1; 1,5; 2; 3; 4,5 a 6 mm, délku pláště v rozmezí od 0,1 do asi 50 m, provedení srovnávacího spoje od volných vývodů, přes provedení s napojeným kompenzačním vedením až po provedení s konektorem či svorkovnicí a hlavicí typu MA.

Plášťové termočlánky JSP dodává ve velmi krátkých dodacích lhůtách. Jejich vynikající spolehlivost je zajišťována systémem kontrol, včetně zkoušek těsnosti a rentgenových kontrol měřicího konce.

Obr. 2.

Obr. 2. Plášťový termoelektrický snímač Flexitemp60

Novinkou jsou také tyčové snímače teploty Ceratemp80 s drátovými termočlánky J, K, R, S nebo B s možností měřit teploty od –40 do +1 800 °C. Termočlánky jsou uloženy v ochranné kapiláře nebo korálcích z keramiky či monokrystalu safíru. Nabízen je výběr z velkého množství průměrů a délek ochranných trubek i jejich materiálů od kovových (oceli 17153 a 17255, Kanthal AF), přes keramické (C530, C610, C799) po trubky z monokrystalu safíru, určené pro měření vyšších teplot a agresivních médií.

Díky používání termočlánků J a K s dráty o velkých průměrech a možnosti nanést povlaky velmi odolné chemickým vlivům i abrazi se tyčové snímače od JSP Nová Paka uplatňují v různých mimořádně náročných provozech, kde zákazníci oceňují jejich spolehlivost a dlouhou dobu života.

Běžné i špičkové digitální převodníky teploty
Digitální převodníky dodávané společností JSP se vyznačují velkou stabilitou parametrů v širokém rozsahu pracovních teplot a mimořádnou spolehlivostí při velmi příznivé ceně.

Nová řada převodníků P5310 vznikla jako digitální konkurence analogových přístrojů. Za cenu analogového převodníku lze nyní získat převodník se schopnostmi a možnostmi nastavení donedávna ojedinělými, dříve vyhrazenými pouze přístrojům mnohem dražším, jako jsou konfigurovatelný univerzální vstup (odporové snímače a potenciometry, termistory, odporová čidla teploty, termočlánky), dále linearizace, automatická kompenzace odporu přívodů, diagnostika čidla a převodníku, nastavování na dálku apod. Uživatel navíc může konfigurovat kompenzaci teploty srovnávacích spojů termočlánku jako interní nebo externí nebo zadat konstantní kompenzační teplotu. Parametry převodníků se nastavují z PC přes rozhraní HART a připravuje se i speciální nastavovací jednotka. Převodníky řady P5310 jsou první převodníky levné kategorie, které jsou mimořádně přesné, spolehlivé a s možností dálkového nastavení, výhodnou při jejich použití v hlavici na obtížně přístupném místě.

Obr. 3.

Obr. 3. Tyčový snímač teploty Ceratemp80

Také nové převodníky řady P5320 jsou určeny pro nejnáročnější měření, a to jak z hlediska přesnosti (chyba od 0,05 %), tak i z hlediska pohodlí údržby a obsluhy (komunikace HART, diagnostika, dvojitá čidla, galvanické oddělení do napětí 4 kV apod.). Z mnoha funkcí lze zdůraznit např. funkci kompenzace termoelektrického napětí parazitních termočlánků při přesném měření teploty odporovými platinovými čidly, které může ve výsledku způsobit chybu až několik kelvinů. Převodníky řady P5320 tuto chybu měří a přes rozhraní HART předají dál nebo přímo korigují naměřenou hodnotu tak, aby bylo dosaženo maximální přesnosti měření. Další zajímavou funkcí je možnost s převodníkem použít dvojici čidel s vyhodnocováním průměrné teploty nebo rozdílu naměřených teplot. Přes vnitřní složitost tohoto převodníku zůstává zachováno jeho jednoduché nastavování prostřednictvím počítače a snadné použití, protože výstupem je standardní analogový signál 4 až 20 mA.

Dále JSP nabízí novou řadu převodníků a zesilovačů Preasy 4100 od světového výrobce PR electronics, kterého společnost zastupuje na českém a slovenském trhu. Hlavní předností zmíněných přístrojů je odnímatelný čelní panel, umožňující převodník snadno naprogramovat přímo v provozu. Panel lze na převodníku ponechat jako lokální zobrazovač měřené hodnoty nebo ho opět sejmout a využít k programování dalších přístrojů. Zároveň zůstávají zachovány další výhody těchto přístrojů, jako je snadná montáž, univerzální napájecí napětí od 21,6 do 253 V AC nebo 19,2 až 300 V DC apod. Moduly 4114 a 4116 jsou navíc konstruovány pro obvody vyžadující SIL2.

Závěr

Společnost JSP Nová Paka dodává ucelený sortiment snímačů a převodníků vlastní výroby pro měření teploty od nejjednodušších úloh po nejnáročnější zákaznická řešení např. v energetice, chemii, sklářském průmyslu, hutnictví a dalších odvětvích průmyslu.

Význam měření teploty se výrazně projevuje v důrazu, který společnost JSP klade na další technický vývoj snímačů teploty a převodníků a na modernizaci výroby, včetně zajišťování vysoké jakosti.

Inovace sortimentu a zvýšení kvality výroby snímačů teploty v současné době podporuje i projekt nazvaný Teplota, který získal významnou podporu z fondů EU a Ministerstva průmyslu a obchodu ČR prostřednictvím operačního programu Rozvoj.

Ing. Petr Fukač,
JSP, s. r. o.

JSP, s. r. o.
Gebauerova 1161
509 01 Nová Paka
tel.: 493 760 811
fax: 493 760 820
e-mail: jsp@jsp.cz
http://www.jsp.cz