เซนเซอร์วัดอุณหภูมิไร้สายทางอุตสาหกรรม: คู่มือการเลือกสำหรับวิศวกรกระบวนการ

ลองจินตนาการถึงการเพิ่มจุดตรวจสอบอุณหภูมิหนึ่งจุดให้กับหน่วยกระบวนการที่ทำงานอยู่ คุณจะต้องดึงสายเคเบิลใหม่ ปะท่อร้อยสายใหม่ ประกบกล่องรวมสัญญาณใหม่ และอาจต้องปิดส่วนหนึ่งของสาย นั่นคือเหตุผลที่วิศวกรโรงงานจำนวนมากพิจารณาเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบไร้สายเป็นตัวเลือกแรก แทนที่จะใช้เส้นทางแบบมีสายแบบเก่า

เหตุใดเซนเซอร์วัดอุณหภูมิแบบไร้สายจึงมีความสำคัญในการตั้งค่าทางอุตสาหกรรม

กรณีที่เป็นประโยชน์สำหรับการวัดอุณหภูมิแบบไร้สายมีข้อดีที่วัดผลได้สามประการ ได้แก่ ต้นทุนการติดตั้งที่ลดลง ความยืดหยุ่นในการจัดวางที่มากขึ้น และการเข้าถึงข้อมูลการประมวลผลได้ทันทีที่สนับสนุนการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์

ในโรงกลั่นหรือโรงงานเคมี จุดวัดอุณหภูมิแบบมีสายจุดเดียวอาจมีค่าใช้จ่ายหลายร้อยดอลลาร์สำหรับสายเคเบิล ถาด ท่อร้อยสาย และค่าแรง หากจุดนั้นอยู่ห่างจากตู้ควบคุม ค่าใช้จ่ายก็จะทวีคูณ เซ็นเซอร์ไร้สายช่วยขจัดสิ่งเหล่านั้นส่วนใหญ่ เซ็นเซอร์ได้รับการติดตั้ง เริ่มต้นระบบ และเชื่อมต่อกับเกตเวย์ไร้สายที่มีอยู่โดยไม่ต้องใช้ทองแดงใหม่

ความยืดหยุ่นก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน บนเตาเผาแบบหมุน สายพานที่เคลื่อนที่ได้ หรือแท่นทดสอบ จุดการวัดอาจเปลี่ยนแปลง โพรบไร้สายสามารถเปลี่ยนตำแหน่งได้ภายในไม่กี่นาที และเนื่องจากข้อมูลไร้สายสามารถไหลเข้าสู่ระบบควบคุมแบบกระจายหรือแพลตฟอร์มการตรวจสอบบนเว็บ ผู้ปฏิบัติงานจึงสามารถเห็นการอ่านค่าอุณหภูมิเดียวกันในห้องควบคุมและบนอุปกรณ์เคลื่อนที่

ข้อมูลจากจุดไร้สายยังทำให้การตรวจสอบสภาพง่ายขึ้นอีกด้วย วิศวกรกระบวนการสามารถเปรียบเทียบแนวโน้มอุณหภูมิกับข้อมูลการสั่นสะเทือนของปั๊ม กระแสไฟของมอเตอร์ หรือผลลัพธ์ด้านคุณภาพผลิตภัณฑ์ อุณหภูมิที่เคลื่อนไปอย่างช้าๆ สามารถบ่งบอกถึงการเปรอะเปื้อนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน การเสื่อมสภาพของฉนวน หรือจุดเริ่มต้นของความล้มเหลวของตลับลูกปืน แนวโน้มดังกล่าวเป็นเรื่องยากที่จะตรวจจับด้วยการตรวจสอบอุณหภูมิแบบแมนนวล แต่เซ็นเซอร์ที่เชื่อมต่อจะจับภาพโดยอัตโนมัติอย่างแน่นอน

เกณฑ์ประสิทธิภาพหลักสำหรับการเลือกเซ็นเซอร์อุณหภูมิไร้สาย

การเลือกเซ็นเซอร์อุณหภูมิไร้สายทางอุตสาหกรรมที่เหมาะสมจะเริ่มต้นด้วยองค์ประกอบการตรวจจับ ไม่ใช่วิทยุ ประเภทโพรบ วัสดุ และระดับความแม่นยำจะกำหนดว่าหน่วยสามารถให้บริการกระบวนการได้อย่างน่าเชื่อถือหรือไม่

สำหรับเตาเผาที่อุณหภูมิ 1200 °C โพรบเทอร์โมคัปเปิลชนิด K สเตนเลสสตีลพร้อมท่อป้องกันเซรามิกจะทำงานได้ สำหรับเตาเผาที่อุณหภูมิ 1800 °C เทอร์โมคัปเปิลแพลทินัม-โรเดียมจะดีกว่า สำหรับเครื่องจักรอาหาร ต้องใช้หัววัดสแตนเลส PT100 ที่มีการเชื่อมต่อแบบปิดผนึกและถูกสุขลักษณะ แต่ละการใช้งานมีช่วงอุณหภูมิ เวลาตอบสนอง และสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนของตัวเอง

โดยทั่วไปความแม่นยำจะแสดงเป็นคลาส A หรือคลาส B สำหรับเครื่องตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน PT100 คลาส A อยู่ที่ประมาณ ±0.15 °C ที่ 0 °C และคลาส B อยู่ที่ประมาณ ±0.30 °C สำหรับเทอร์โมคัปเปิล ระดับความคลาดเคลื่อนเป็นไปตาม IEC 60584 และขึ้นอยู่กับประเภทของเทอร์โมคัปเปิล

ด้านไร้สายมีปัจจัยการเลือกของตัวเอง โปรโตคอลทางอุตสาหกรรม เช่น WirelessHART และ ISA100.11a นำเสนอเครือข่ายตาข่ายที่แข็งแกร่งสำหรับโรงงานในกระบวนการผลิต LoRa และ NB-IoT ระยะไกลเหมาะกับถังจัดเก็บระยะไกลและอุปกรณ์กลางแจ้ง อายุการใช้งานแบตเตอรี่เป็นอีกกุญแจสำคัญ: เซ็นเซอร์ที่สุ่มตัวอย่างหนึ่งครั้งต่อนาทีจะทำงานได้นานหลายปี ในขณะที่เซ็นเซอร์ที่สุ่มตัวอย่างทุกๆ สองสามวินาทีจำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ที่ใหญ่กว่าหรือการออกแบบพลังงานแบบรอบตามหน้าที่

ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการสุ่มตัวอย่างและอายุการใช้งานแบตเตอรี่มักถูกเข้าใจผิด เซ็นเซอร์ที่รายงานหนึ่งครั้งต่อนาทีอาจทำงานเป็นเวลาหกปีโดยใช้แบตเตอรี่มาตรฐาน เซ็นเซอร์ตัวเดียวกันที่รายงานทุกๆ สิบวินาทีอาจทำให้แบตเตอรี่หมดในสิบแปดเดือน สำหรับการตรวจสอบกระบวนการส่วนใหญ่ อัตราการอัปเดตที่ช้าลงก็เพียงพอแล้ว สำหรับลูปควบคุมที่ต้องการการตอบสนองที่รวดเร็ว ให้คงการวัดแบบมีสายไว้และใช้จุดไร้สายเป็นอินพุตการตรวจสอบ

เซนเซอร์วัดอุณหภูมิอุตสาหกรรมขนาดกะทัดรัดพร้อมสกรูยึดสแตนเลสและโพรบ PT100K เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิระดับอุตสาหกรรมนี้มีตัวยึดแบบสกรูสแตนเลสและหัววัด PT100K ออกแบบมาเพื่อการวัดที่เชื่อถือได้ในการตรวจสอบกระบวนการที่จำเป็นต้องติดตั้งแบบถาวร ช่วยเสริมระบบไร้สายโดยจัดให้มีจุดตรวจวัดแบบใช้สายที่มีความเสถียร ดูผลิตภัณฑ์ →

การรวมการตรวจสอบอุณหภูมิแบบไร้สายเข้ากับเครื่องมือที่มีอยู่

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบไร้สายไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนสถาปัตยกรรมการควบคุมที่มีอยู่ โดยทั่วไปแล้วพวกมันจะพอดีกับมันในฐานะแหล่งใหม่ของตัวแปรกระบวนการ

เครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิจะปรับสภาพสัญญาณจากเซ็นเซอร์ ในการใช้งานแบบไร้สาย ฟังก์ชันตัวส่งสัญญาณเดียวกันจะถูกสร้างขึ้นในหัวไร้สายหรือกล่องหุ้มที่แยกจากกัน เอาต์พุตของเครื่องส่งสัญญาณสามารถรันโดยตรงไปยังเกตเวย์ที่แปลข้อมูลไร้สายเป็น 4-20 mA, HART, Modbus หรืออีเธอร์เน็ตเพื่อให้ตรงกับระบบควบคุม

สำหรับโรงงานที่ใช้เครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิแบบมีสายอยู่แล้ว การเปลี่ยนไปใช้ระบบไร้สายมักจะเกี่ยวข้องกับการติดตั้งจุดตรวจวัดจุดที่สองที่ตำแหน่งกระบวนการเดียวกัน คือจุดตรวจวัดแบบใช้สายและแบบไร้สาย การอ่านแบบไร้สายทำหน้าที่เป็นการตรวจสอบข้ามหรือเป็นอินพุตซ้ำซ้อนสำหรับลูปวิกฤต สำหรับการติดตั้งใหม่ เครื่องส่งแบบไร้สายสามารถจ่ายสัญญาณหลักได้โดยไม่ต้องเสียค่าถาดสายเคเบิลใหม่ทั้งหมด

ตัวควบคุมอุณหภูมิก็มีบทบาทเช่นกัน อินพุตอุณหภูมิไร้สายสามารถใช้เป็นสัญญาณป้อนกลับสำหรับตัวควบคุม PID ได้ หากระบบควบคุมรองรับเกตเวย์ไร้สาย ในทางปฏิบัติ โรงงานหลายแห่งใช้เซ็นเซอร์ไร้สายเป็นอินพุตควบคุมและเก็บสายลูปควบคุมหลักไว้ วิธีการแบบไฮบริดนี้ให้ประโยชน์สูงสุดจากทั้งสองโลก: ต้นทุนการติดตั้งต่ำสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม และความน่าเชื่อถือสูงสำหรับลูปที่สำคัญ

เครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิแบบแยกส่วนอย่างสมบูรณ์ เครื่องส่งแบบรวมนี้รับอินพุตจาก RTD และเทอร์โมคัปเปิลต่างๆ โดยให้เอาต์พุตอะนาล็อกแบบแยกเดี่ยวที่เหมาะสำหรับการรวมเข้ากับระบบควบคุม ช่วยให้สามารถใช้สัญญาณเซ็นเซอร์ไร้สายเป็นอินพุตการตรวจสอบในขณะที่ยังคงความน่าเชื่อถือของลูปแบบมีสาย ดูผลิตภัณฑ์ →

การประยุกต์ทางอุตสาหกรรมและข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติ

ในโรงงานปิโตรเคมี จุดอุณหภูมิไร้สายมีอยู่ทั่วไปในถังเก็บ สายส่ง และระบบแฟลร์ นอกจากนี้ยังมีประโยชน์สำหรับการศึกษากระบวนการชั่วคราวด้วย เนื่องจากทีมงานสามารถเพิ่มเซ็นเซอร์ชั่วคราวได้โดยไม่ต้องปิดเครื่อง ดูว่าบริษัทสนับสนุนอย่างไร เครื่องมือวัดอุตสาหกรรมปิโตรเคมี สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม

ในภาคส่วนเครื่องจักรกลอาหาร หัววัดต้องเป็นไปตามมาตรฐานด้านสุขอนามัย หัววัดแบบเข็มแบบมือถือหรือหัววัด PT100 แบบปิดผนึกพร้อมฝาปิดสุขาภิบาลเหมาะกับหน้าที่นั้น ตัวเซ็นเซอร์ต้องทำความสะอาดง่ายและทนทานต่อน้ำชะล้าง คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับบริษัทได้ เซ็นเซอร์อุณหภูมิสำหรับเครื่องจักรอาหาร .

โรงงานเคมีและเคมีรายวันมักเผชิญกับบรรยากาศที่มีฤทธิ์กัดกร่อน โพรบสแตนเลส 316 ที่มีการเคลือบ PTFE หรือท่อป้องกันเซรามิกช่วยยืดอายุการใช้งาน ระดับการป้องกันเครื่องมือต้องมีอย่างน้อย IP65 และจำเป็นต้องมีตัวเรือนป้องกันการระเบิดหากติดตั้งเซ็นเซอร์ในพื้นที่อันตรายที่จัดประเภทไว้

เคล็ดลับการจัดหาสำหรับทีมจัดซื้อและวิศวกร

เมื่อคุณส่งคำถามเกี่ยวกับเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิไร้สายทางอุตสาหกรรม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้รวมข้อมูลต่อไปนี้:

• ช่วงอุณหภูมิและอุณหภูมิกระบวนการปกติที่คาดหวัง
• ระดับความแม่นยำที่จำเป็นสำหรับองค์ประกอบเซ็นเซอร์
• ประเภทการเชื่อมต่อกระบวนการ ความยาวโพรบ และวัสดุเปลือก
• สภาพแวดล้อม: มีความชื้น การสั่นสะเทือน การกัดกร่อน หรืออุณหภูมิแวดล้อมสูง
• ระบบอัตโนมัติที่มีอยู่และโปรโตคอลที่ต้องการสำหรับสัญญาณไร้สาย
• ข้อกำหนดการรับรอง เช่น ATEX, IECEx, CE หรือการอนุมัติป้องกันการระเบิดในท้องถิ่น

การทำงานร่วมกับผู้ผลิตที่สามารถจัดหาการออกแบบโพรบแบบกำหนดเองได้จะทำให้วงจรการเลือกสั้นลง ซัพพลายเออร์โดยตรงจากโรงงานจะให้มุมมองที่ชัดเจนยิ่งขึ้นเกี่ยวกับคุณภาพวัสดุและพิกัดความเผื่อ รวมถึงสอบถามเกี่ยวกับแหล่งที่มาของเครื่องส่งสัญญาณไร้สาย การเปลี่ยนแบตเตอรี่ และวิธีการใช้งานอุปกรณ์กับเกตเวย์

การตรวจวัดอุณหภูมิแบบไร้สายไม่ใช่แนวคิดเฉพาะอีกต่อไป เป็นวิธีที่ตรงไปตรงมาในการเพิ่มจุดการวัด ลดแรงงานในการติดตั้ง และทำให้สามารถเข้าถึงข้อมูลโรงงานได้มากขึ้น การตัดสินใจที่สำคัญไม่ใช่ว่าจะใช้ระบบไร้สายหรือไม่ แต่อยู่ที่ว่าจะเลือกโพรบที่ถูกต้อง เครื่องส่งที่ถูกต้อง และลิงค์วิทยุที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการได้อย่างไร