Температура — один из важнейших параметров технологических процессов многих отраслей промышленности. Поэтому качество температурного контроля часто определяет успех процесса производства. В связи с этим, актуальной задачей современного приборостроения является выбор надежных методов измерения температуры, применительно к различным производствам, создание измерительного оборудования с учетом специальных потребительских характеристик и требований технологического процесса (быстродействия, стабильности, точности, срока службы и других параметров).
Автор: Винник Т. П. — ведущий маркетолог ООО «ИТеК ББМВ».
Приборы для измерения температуры в промышленности представлены разнообразными моделями, но переход на цифровые системы управления технологическими процессами предъявил новые требования к датчикамтемпературы и потребовал создания интеллектуальных преобразователей температуры с цифровой обработкой сигнала.
Рынок датчиков температуры с цифровым выходным сигналом (HART, Foundation fieldbus, Profibus PA и др.) в России начал формироваться в начале 90-х годов, и основными поставщиками датчиков на российский рынок были зарубежные компании, которые занимали лидирующие позиции в этом сегменте.
После ухода в 2022 году с российского рынка зарубежных компаний эта ниша освободилась.
С учетом санкций, для российского рынка стали труднодоступны или недоступны поставки не только самих импортных датчиков температуры с цифровым выходным сигналом, но и их комплектующих, например, измерительных преобразователей с цифровым выходным сигналом, которые широко применялись российскими производителями датчиков температуры.
Таким образом, вопрос импортозамещения стал как никогда актуальным.
Принимая во внимание потребности рынка, компания «ИТеК ББМВ» включила в план разработок датчик температуры ЭнИ-300 на базе HART-протокола с собственным измерительным преобразователем и уже в первом квартале 2024 года освоила серийное производство датчиков температуры ЭнИ-300 с выходным сигналом 4…20мА/HART (7-ой версии). Данные приборы предназначены для непрерывного измерения температуры рабочих сред (жидкости, пара, газа), а также агрессивных сред, не разрушающих защитный корпус и защитную арматуру датчика.
Конструктивно датчик состоит из термопреобразователя в защитной арматуре, электронного преобразователя, блока индикации (опционально) и корпуса соединительной головки.
В датчиках ЭнИ-300 — 4…20мА/HART представлено два исполнения:
- без ЖК-индикатора — измерительный преобразователь в форме «таблетки» монтируется в корпус соединительной головки стандарта DIN B (рис. 1);
- с ЖК-индикатором — платы измерительного преобразователя и ЖК- индикатора устанавливаются в корпус соединительной головки с двумя крышками (глухой и со стеклом) (рис. 2).
Блок индикации предназначен для отображения текущих значений измеряемой температуры и конфигурирования параметров датчика с помощью кнопок, расположенных на лицевой панели. Для защиты от изменения параметров на плате блока индикации расположен аппаратный переключатель защиты от записи. А для удобства эксплуатации предусмотрена функция подсветки ЖК-индикатора.
В качестве термопреобразователей в составе датчиков применяются:
- Термопреобразователи сопротивления (далее — ТС), соответствующие требованиям
ГОСТ 6651–2009 : НСХ 50 М, 100 М, 50П, 100П, Pt100, Pt500, Pt1000. Предельный диапазон измеряемых температур от -196°С (криогенные температуры для технологии СПГ) до +600°С (температура в установках термического крекинга). - Преобразователи термоэлектрические (далее — ТП), соответствующие требованиям ГОСТ Р 8.585−2001: НСХ ТНН (N), TXA (K), TXK (L), TЖК (J), TMK (T). Предельный диапазон измеряемых температур от -40°С до +1250°С (температура змеевика печи).
Для применения датчиков с учетом диапазона технологического процесса предусмотрена перенастройка диапазонов измеряемых температур с учетом минимальных поддиапазонов измерений: 50 °C для ТС и 100 °C для ТП.
Электронный преобразователь осуществляет непрерывный контроль (самодиагностику) работы датчика ЭнИ-300. В процессе самодиагностики выполняется проверка:
- работы электронных компонентов (АЦП и ЦАП);
- целостности параметров, сохраненных в ПЗУ;
- обрыва и короткого замыкания термопреобразователя;
- режима работы датчика.
В случае обнаружения неисправности, выходной сигнал будет соответствовать значениям аварийного токового сигнала, который устанавливается в соответствии с рекомендациями NAMUR NE43 — низкий уровень 3,6 мА, высокий 22,5 мА, но доступны и пользовательские значения. Если исполнение ЭнИ-300 с ЖК-индикацией, то на индикаторе появятся кодированные сообщения об ошибках, например, ВЫШЕ ПРЕД — температура выше ВПИ датчика более, чем на 10%
Непрерывная самодиагностика обеспечивает высокую надежность датчиков ЭнИ-300 и уменьшает затраты на ремонтные и профилактические работы, так как в случае неисправности датчик немедленно выдает сигнал и тем самым сокращает время простоев.
Датчики устойчивы к электромагнитным индустриальным помехам в соответствии с ГОСТ Р МЭК 61326−1-2014 для применения в промышленных зонах, что обеспечивает высокую стабильность измерения температуры.
В датчиках с ЖК-индикатором предусмотрен блок защиты от переходных процессов, который предназначен для защиты преобразователей от перегрузок, вызванных грозовыми разрядами или промышленными наводками от работы силового электрооборудования.
Для ЭнИ-300 с выходным сигналом 4…20мА/HART доступны одноточечный и многоточечный режимы работы. Развитие и усложнение систем управления потребовало от цифровых сетей большей масштабируемости, в связи с чем HART 7 приобрел возможность объединения до 63 устройств в многоточечном режиме, вместо 15 в HART 5.
Кроме того в многоточечном режиме ток аналоговой петли теперь не фиксируется на 4 мА как ранее, а передает данные с одного из выбранных устройств.
Для применения датчиков во взрывоопасных зонах, в которых возможно образование взрывоопасных смесей газов, паров, горючих жидкостей с воздухом категории IIC групп Т4… Т6 доступны три вида взрывозащиты:
- «взрывонепроницаемая оболочка «d» — Ехdb;
- «искробезопасная электрическая цепь «i» — Ехia;
- комбинированный вид защиты «взрывонепроницаемая оболочка «d» с «искробезопасной электрической цепью «i» — Ехdia.
Для датчиков ЭнИ-300 подтверждена сейсмостойкость до 9 баллов по шкале MSK-64, что расширяет возможность применения их в сейсмоопасных районах.
Таким образом, представленные сегодня на рынок российские интеллектуальные датчики ЭнИ-300 с поддержкой коммуникационного протокола HART без индикации или с ЖК-индикацией позволяют создавать глобальные АСУ ТП с минимальными затратами. А перечисленные выше преимущества служат весомыми причинами все более широкого применения этих приборов.
Компания «ИТеК ББМВ» не намерена останавливаться на достигнутом, в планах — постоянное расширение и совершенствование текущей номенклатуры датчиков температуры, а также вывод на рынок новых продуктов.
Ведь эффективность и качество производственных процессов достигаются при сочетании современных измерительных приборов с ведущими технологиями измерений.