Temperatura jest najczęściej mierzonym parametrem w przemyśle. Nie ma jednak uniwersalnych rozwiązań do pomiaru temperatury. Nawet podczas projektowania punktów pomiarowych na rurociągach, przy doborze termometrów konieczne jest wzięcie pod uwagę wielu różnych czynników. Poniższe aspekty mają kluczowe znaczenie dla decyzji o zastosowaniu termometru wkręcanego (inwazyjna metoda pomiaru) lub opaskowego (nieinwazyjna metoda pomiaru).
Czas odpowiedzi i dokładność
Największa zaleta termometrów wkręcanych jest oczywista: wchodzą w kontakt z medium. Z tego względu termometry wkręcane są wykorzystywane w zastosowań wymagających nie tylko dokładności, ale też krótkiego czasu reakcji, np. w procesach produkcyjnych w przemyśle przetwórczym. W tych zastosowaniach przyrządy pomiarowe są zwykle zintegrowane z systemami sterowania i regulacji.
W budowie maszyn i podobnych zastosowaniach termometry zwykle pełnią wyłącznie funkcję monitorującą. Wymagania dokładności są więc niższe niż w przetwórstwie chemicznym lub farmaceutycznym. Czas reakcji ma rzadko krytyczne znaczenie. Z tego względu efektywnym rozwiązaniem w tym wypadku są termometry opaskowe. Ich absorpcja ciepła zależy od rozmiaru, materiału i geometrii obudowy. Wersje aluminiowe mają krótszy czas nagrzewania niż wykonane ze stali nierdzewnej lub mosiądzu. Przestrzenie powietrzne w punkcie pomiarowym, np. tuleje do termometrów, mogą dodatkowo zmniejszyć wymianę cieplną. Efekt ten można częściowo skompensować za pomocą specjalnego czynnika termicznego.
Temperatura procesowa
Wartości graniczne temperatury procesowej dla termometrów opaskowych są ściśle określone. Przeznaczone są one do zastosowań z maksymalną temperaturą do 200 °C. W innym przypadku gorąca rura spowodowałaby stopienie izolacji przewodu łączącego. Termometry wkręcane mogą z kolei być stosowane w temperaturach od ok. 400 °C, w zależności od wersji.
Temperatura otoczenia
W przypadku stosowania termometru opaskowego, wpływ temperatury otoczenia na pomiar temperatury jest zwykle większy niż dla termometrów wkręcanych. W takich przypadkach, aby możliwe było uzyskanie użytecznych wyników, punkt pomiarowy musi być dobrze izolowany, zwłaszcza w zastosowaniach, w których występuje duża różnica temperatur pomiędzy medium a otoczeniem. Im mniejsza obudowa czujnika, tym większe prawdopodobieństwo, że będzie można użyć prefabrykowanych elementów izolacji. Jeżeli głębokość zanurzenia będzie zbyt mała, błąd spowodowany rozpraszaniem ciepła może być znaczny nawet w przypadku zastosowania termometrów wkręcanych. Z tego względu czujniki opaskowe lepiej nadają się do pomiaru w przypadku rur o niewielkiej średnicy, przy założeniu dostępności odpowiedniej izolacji.
Wpływ termometrów na medium
Termometry opaskowe nie wchodzą w kontakt z medium podczas pomiaru, a więc nie wpływają na medium w żaden sposób. Z drugiej strony, termometry wkręcane mogą stanowić przeszkodę dla przepływu medium w rurach o niewielkich nominalnych szerokościach. Ponadto, nie można wykluczyć formowania się osadów na trzonkach, które mogą wpłynąć na wynik pomiaru, a w skrajnych przypadkach również na jakość medium.
Montaż i obsługa punktu pomiarowego
Aby możliwe było zamontowanie termometru wkręcanego, konieczne jest otwarcie rury i zamontowanie gniazda na termometr. Przyrząd pomiarowy musi być zaprojektowany konkretnie do danego zastosowania, nie tylko pod względem dokładności i czasu reakcji. Jeżeli stosowane są agresywne media, może być konieczne zastosowanie czujnika wykonanego ze specjalnego materiału, lub dodatkowej osłony termometrycznej. Aby skalibrować lub wymienić termometr należy najpierw opróżnić linię (za wyjątkiem punktów pomiarowych z osłoną termometryczną).
Rysunek 11: termometr opaskowy montowany na rurociągu
Jeżeli stosowane są termometry opaskowe, rury pozostają cały czas zamknięte. Nie trzeba uwzględniać agresywności mediów, a więc i przydatności materiałów, z których wykonany jest termometr. Ze względu na stosunkowo płaski kształt punktu pomiarowego, instalacja jest również możliwa w warunkach ograniczonego miejsca.
Termometr opaskowy jest mocowany do rury za pomocą zacisku lub opaski. Obudowa czujnika zwykle ma okrągłą powierzchnię styku dopasowaną do średnicy danej rury. W zastosowaniach z innymi średnicami rur konieczne jest zastosowanie innych wersji przyrządu.
Rysunek 2: termometr opaskowy z zaciskiem szybkomocującym
Mając to na uwadze firma WIKA zaprojektowała termometr opaskowy TF44. Obudowa aluminiowa zapewnia doskonałą przewodność cieplną, a dzięki krawędzi o długości sześciu milimetrów przyrząd idealnie nadaje się dla wszystkich szerokości nominalnych.
W porównaniu z termometrami wkręcanymi, montaż termometrów opaskowych wiąże się z mniejszymi nakładami materiałów i pracy. Jednak ponieważ montaż jest coraz częściej konieczny na ograniczonej przestrzeni, np. w pompach ciepła lub elektrociepłowniach, wykonywane prace stają się coraz bardziej skomplikowane.
Rysunek 3: zacisk szybkomocujący do termometru opaskowego TF44
Ten aspekt został wzięty pod uwagę podczas opracowywania termometru TF44. Montaż na ograniczonej przestrzeni nie wymaga narzędzi i odbywa się z użyciem zacisków szybkomocujących. Dostępne są one dla rur o średnicy od 12 do 42 milimetrów.
Czy termometry opaskowe mają przewagę w przypadku małych szerokości nominalnych?
W przemyśle przetwórczym inwazyjna metoda pomiaru temperatury w rurach jest nadal zalecana. Jednakże tendencja do miniaturyzacji sprawia, że konieczne staje się stosowanie w rurach kompaktowych termometrów opaskowych, zwłaszcza w budowie maszyn i instalacji. Dzięki specjalnym systemom czujników, obudów i uchwytów montażowych koszty i nakłady pracy wymagane do montażu punktu pomiarowego można zredukować do minimum.
A jakie są Państwa doświadczenia z montażem punktów pomiarowych na rurach? Czy preferują Państwo termometry opaskowe, czy rozwiązania z inwazyjnym pomiarem temperatury? Czy trend miniaturyzacji w budowie maszyn będzie trwać nadal, czy już widać koniec? Jesteśmy ciekawi Państwa zdania i byłoby nam bardzo miło, gdyby podzielili się Państwo swoimi przemyśleniami w komentarzu.
Uwaga
Więcej informacji na temat termometru opaskowego TF44 można znaleźć na stronie WIKA.