Hur väljer man temperaturgivare utifrån sin process?
Att välja temperaturgivare handlar inte i första hand om att välja en viss produkt, utan om att definiera vad processen kräver av mätningen. En givare som fungerar väl i en applikation kan vara mindre lämplig i en annan, även om temperaturintervallet ser likartat ut. Skillnaden ligger ofta i processens dynamik, montageförutsättningar, mekaniska belastning och krav på signalhantering.
För att temperaturmätningen ska bli användbar behöver man därför utgå från hela mätuppgiften: var temperaturen ska mätas, hur snabbt temperaturen förändras, hur exakt värdet måste vara och hur signalen ska föras vidare i anläggningen.
Utgå från mätuppgiften, inte från givartypen
Det första steget är att definiera vad som faktiskt ska mätas. Det man behöver fastställa är bland annat:
- om det är mediets temperatur eller en yttemperatur som är relevant
- om mätpunkten ska följa snabba variationer eller visa ett mer stabilt processvärde
- om mätningen sker i rör, tank, reaktor, kanal eller mot en maskinyta
- om givaren kan monteras direkt i processen eller behöver skyddas med skyddsficka
Om mätpunkten är fel vald hjälper det inte att sensorelementet i sig är korrekt. En stor del av temperaturmätningens kvalitet avgörs av var och hur givaren sitter monterad.
Temperaturintervallet sätter grundförutsättningarna
Temperaturområdet är en av de första parametrarna som behöver definieras. Det påverkar både val av sensortyp och den mekaniska konstruktionen runt sensorn.
I många industriella processer används Pt100 när man vill ha god noggrannhet, stabilitet och reproducerbarhet inom normala och medelhöga temperaturer. Signalomvandlare används ofta när temperaturerna är högre eller när processen ställer andra krav på tålighet och driftmiljö.
Det viktiga är inte att utgå från vad som är vanligast, utan att välja en lösning som fungerar inom det temperaturspann och de driftförhållanden som råder i den aktuella processen.
Svarstiden måste passa processens förlopp
En temperaturgivare ska inte bara mäta rätt temperatur, utan också reagera tillräckligt snabbt när processen förändras. I långsamma och stabila förlopp är detta sällan ett problem. I snabbare processer kan däremot en trög mätning innebära att styrsystemet arbetar med ett fördröjt värde.
Svarstiden påverkas bland annat av:
- givarens diameter
- instickslängd
- sensorns kapsling
- kontakten mellan givare och medium
- flödesförhållanden runt givaren
- om givaren monteras direkt i processen eller i skyddsficka
Noggrannhet påverkas av hela installationen
När man diskuterar temperaturmätning är det vanligt att fokusera på sensorelementets tolerans. Det är viktigt, men det räcker inte för att bedöma hur bra mätningen blir i verklig drift.
Den totala mätosäkerheten påverkas också av exempelvis:
- mätpunktens placering
- värmeavledning till omgivningen
- för kort instickslängd
- mekanisk konstruktion
- störningar i signalöverföringen
- hur väl givaren representerar den temperatur man vill följa
Det innebär att en mycket noggrann givare ändå kan ge ett mindre relevant mätvärde om installationen är fel utformad. I vissa processer räcker det med ett stabilt trendvärde. I andra krävs hög repeterbarhet och liten avvikelse för att processtyrning eller kvalitetssäkring ska fungera.
Processmiljön avgör den mekaniska utformningen
Givarvalet påverkas också av den miljö där mätningen ska ske. Hög vibration, tryck, aggressiva medier, hygienkrav, slitage, beläggningar och explosionsfarlig miljö ställer olika krav på konstruktionen.
Därför behöver man ta ställning till exempelvis:
- givare material
- processanslutning
- behov av skyddsficka
- tätningsprincip
- mekanisk hållfasthet
- möjlighet till service eller utbyte under drift
- risk för på strålad värme
Mätpunktens placering är ofta mer avgörande än man tror
Två givare i samma system kan visa olika temperatur trots att båda fungerar korrekt. Orsaken är ofta att de mäter på olika ställen i processen och därför utsätts för olika termiska förhållanden.
En givare som sitter nära rörväggen påverkas ofta mer av omgivningen än av mediets kärntemperatur. En ytgivare påverkas av kontakttryck, montage och isolering. En givare med för kort instick kan hamna i ett område där temperaturen inte representerar det verkliga processvärdet.
Det är därför viktigt att först definiera vilken temperatur som är relevant, och därefter välja placering och montage som gör att givaren verkligen mäter den temperaturen.
Glöm inte signalen efter givaren
En temperaturmätning består inte bara av sensorn och montaget. Även signalhanteringen efter givaren påverkar resultatet i praktiken.
I den uppladdade sammanfattningen framgår tydligt att signalkedjan i många fall behöver anpassas med exempelvis galvanisk isolering, repeaterfunktion, loopmatning, signaldelning eller signalomvandling beroende på hur anläggningen är uppbyggd. Det gäller särskilt i 4–20 mA-system där jordloopar, matningsförhållanden och störningar kan påverka både mätvärde och integration mot PLC eller DCS. Vår rekommendation är att alltid placera signalomvandlaren så nära sensors för att reducera eller helt eliminera nämnda störningar.
Det innebär att rätt temperaturgivare inte alltid är tillräckligt i sig. Man behöver också säkerställa att signalen kan överföras stabilt och korrekt vidare i systemet.
Ett praktiskt sätt att välja temperaturgivare
- Definiera vilken temperatur som ska mätas.
- Fastställ temperaturintervall och processens förändringshastighet.
- Bedöm krav på noggrannhet och repeterbarhet.
- Analysera medium, tryck, flöde, vibration och kemisk påverkan.
- Välj lämplig sensortyp och mekanisk konstruktion.
- Kontrollera montage, instickslängd och eventuellt behov av skyddsficka.
- Säkerställ att signalen kan hanteras korrekt i styrsystemet.
Behöver du hjälp att välja rätt temperaturgivare?
Rätt temperaturgivare väljs utifrån processens krav, inte utifrån vad som råkar vara vanligast. Det är först när mätpunkt, givare, montage och signalväg fungerar tillsammans som temperaturmätningen blir ett tillförlitligt underlag för styrning, övervakning och processtyrning.
Om du vill diskutera val av temperaturgivare utifrån temperaturintervall, montage, svarstid eller signalhantering i en konkret applikation är du välkommen att kontakta INOR.