Арматура для монтажа датчиков температуры
Датчики температуры применяются в промышленности очень широко. И крепятся к процессу зачастую абсолютно по-разному. Сегодня мы с вами узнаем, как правильно устанавливать датчики и познакомимся со вспомогательной арматурой для этого — бобышками , гильзами и штуцерами . Откроем сундучок с полезными “фишками” и лайфхаками. Ну и на десерт — подарок. Сурово-технарский комикс 🙂
Виды креплений термодатчиков
Канальный монтаж датчиков температуры — самый распространенный
И чаще всего термопреобразователи вкручивают в небольшую стальную втулку с внутренней резьбой и немного смешным названием — бобышку . Ее приваривают к трубопроводу или емкости, где нужно измерять температуру.
Конструктивно бобышки бывают трёх видов:
Выбор высоты бобышки зависит от необходимой глубины погружения сенсора. Сенсор — чувствительный элемент — всегда находится в заглушенном конце монтажной части датчика. А длина монтажной части термопреобразователя — то есть его погружная часть — выбирается в зависимости от диаметра трубы, куда он будет установлен. При выборе длины погружной части датчика полезно ориентироваться на ГОСТ 8.586.5-2005.
Компания ОВЕН изготавливает температурные датчики длиной от 10 мм до нескольких метров.
Датчики с неподвижным штуцером
Такие датчики просто вкручиваются в бобышки, т.к. их штуцер приварен к монтажной части. В этом случае применяют угловые или прямые бобышки .
Маркировка стандартных бобышек , принятая в ОВЕН:
Датчики, имеющие подвижный штуцер
Конструктивно у такого датчика есть штуцер с наружной резьбой, который “ходит” между головкой и упорной шайбой. Для установки на объект таких датчиков применяется бобышка с внутренним упором .
Бобышка с внутренним упором бывает только прямой, и имеет порожек, до которого должна “доходить” упорная шайба такого датчика. Благодаря этому упору монтажная часть датчика не “проскочит” внутрь бобышки. Потом в бобышку закручивается подвижный штуцер, чтобы термопреобразователь не скользил туда-сюда. Пожалуй, это самый удобный вариант монтажа погружного датчика в трубопровод — крутить нужно не весь датчик целиком, а только штуцер.
Маркировки бобышек ОВЕН для датчиков с подвижным штуцером:
Датчики с гладкой погружной частью
Чтобы смонтировать такой термодатчик в бобышку, необходимо закрепить съемный подвижный штуцер ШП ОВЕН на любом месте монтажной части термопреобразователя.
Конструктив подвижного штуцера прост: две металлические детали, вкручиваемые по резьбе одна в другую, сжимая находящееся между ними кольцо из фторопласта. Чем сильнее вкручивают одну деталь в другую, тем больше кольцо сжимается и “выпирает” из своего паза, плотно обхватывая трубку монтажной части датчика. Так ШП можно зафиксировать на датчике в конкретном месте. И все — датчик можно вкручивать в бобышку!
Маркировки подвижных штуцеров, принятые в компании ОВЕН:
Для термодатчика с диаметром монтажной части 8 мм нужен ШП с внутренним отверстием 8,5 мм, чтобы он без проблем оделся на датчик (см.рисунок)
материал штуцера (сталь) может иметь другую стойкость к измеряемой среде и рабочей температуре по сравнению с материалом монтажной части датчика. В ШП ОВЕН фиксатор изготовлен из материала Фторопласт-4 с максимальной температурой применения +260 °С. Если есть вероятность, что при эксплуатации штуцер нагреется больше, то нужно выбирать модель с фиксатором в виде стального конуса.
Используются для защиты термопреобразователей при их работе в среде с высоким давлением. Позволяют извлечь датчик, не нарушая герметичность системы и не прерывая тех. процесс. Если среда может привести к коррозии материала термодатчика, применяются гильзы из коррозионностойких материалов — например, стали AISI 316 Ti или фторопласта.
Защитные гильзы конструктивно делятся на два вида:
Резьбовые гильзы монтируют в бобышки типа Б.П.1 или Б.У.1. Важно, чтобы резьба на штуцере датчика и на гильзе совпадали. Иначе датчик не получится вкрутить. Примечательно, что на практике случаи подбора не подходящих друг к другу элементов случаются довольно часто.
Фланцевые гильзы монтируются при помощи ответного фланца. Резьба и диаметр погружной части преобразователя и гильзы также важны.
Для чего нужны жидкое масло и термопаста?
Невозможно достигнуть идеально плотного контакта “металл к металлу”, когда термодатчик вкручен в гильзу. Между ними всегда будет зазор, заполненный воздухом. Это плохо, т.к. воздух увеличивает время реакции датчика на изменение температуры. Чтобы уменьшить негативный эффект, этот зазор заполняют теплопроводными веществами — термопастой или маслом, чаще всего трансформаторным.
При установке датчика и гильзы в стенку резервуара используют приваренную угловую бобышку ( ее “скос” создает угол 45° к поверхности), а гильзу заполняют жидким маслом или термопастой. И можно не опасаться, что масло выльется. А при необходимости установить термодатчик в дно резервуара мы советуем использовать только термопасту.
Как крепить накладные температурные датчики
Этот тип крепления датчиков примечателен тем, что чувствительный элемент не погружен в измеряемую среду. Применяется там, где по каким-либо причинам нельзя “врезаться” в трубу.
Накладные датчики обязательно нужно устанавливать на участке трубы без теплоизоляции. Рекомендуется для лучшего контакта сенсора с трубой зачистить ее поверхность. Но часто этого недостаточно — для улучшения теплопередачи советуем использовать термопасту. Сенсор обязательно нужно плотно прижать к поверхности. Такой датчик удобно фиксировать хомутом — нейлоновым или металлическим. Кстати, некоторые накладные датчики ОВЕН поставляются уже с хомутами в комплекте.
Этот метод измерения температуры — косвенный; тепловая инерция и точность измерения здесь зависит от толщины стенки трубы, ее теплопроводящих свойств и правильности монтажа термопреобразователя.
Этот метод измерения неприменим там, где требуется высокая точность измерения — например, в связке с теплосчетчиками для коммерческого учета тепла. Там применяются только датчики канального монтажа.
Где посмотреть правила монтажа датчиков температуры?
Регламентирует правильность установки датчиков температуры ГОСТ 8.586.5-2005. Монтирование средств контроля температуры рассмотрено в пункте 6.3.
А вот и обещанный комикс: советы по установке термодатчиков от Сурового технаря! Распечатывайте на цветном принтере как памятку!
Датчики температуры многоточечные ДТМ2 (измеряемые параметры — температура до 16 точек по высоте резервуара)
1 Назначение
Датчики температуры многоточечные ДТМ2 (далее «ДТМ2», «датчики») предназначены для непрерывного контроля температуры жидких продуктов в резервуарах технологических и товарных парков в нескольких точках по высоте заполнения резервуара.
Датчики ДТМ2 осуществляют контактное автоматическое измерение температуры контролируемой среды в точках с шагом, кратным 0,25 м по высоте резервуара.
Максимальное количество точек измерения для ДТМ2 равно 16.
Датчики применяются в системах автоматизации производственных объектов нефтегазовой, нефтехимической, химической, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслей промышленности в аппаратах с атмосферным или избыточным (не более 0,15 МПа) давлением.
Датчики всех исполнений предназначены для размещения на объектах в зонах класса 1 и класса 2 по ГОСТ IEC 60079-10-1, где возможно образование смесей горючих газов и паров с воздухом категории IIB температурных групп Т3, Т4 или T5 (в зависимости от температуры установочного фланца), а датчики исполнений “0A” и “1A” предназначены кроме того и для размещения на объектах класса 0 по ГОСТ IEC 60079-10-1.
Датчики имеют взрывозащищенное исполнение, cоответствие требованиям Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 012/2011 обеспечивается выполнением требований ГОСТ 31610.0, ГОСТ 31610.11. Датчики соответствуют требованиям технических условий и комплекту КД, согласованной и утвержденной в установленном порядке в соответствии с Техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 012/2011, и «Общим правилам взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств ПБ 09-540-03».
Датчики (исполнений “0” и “1”) имеют уровень взрывозащиты Gb по ГОСТ 31610.0, температурный класс Т3, Т4, Т5 (в зависимости от температуры установочного фланца), вид взрывозащиты “Искробезопасная электрическая цепь” c уровнем “ib” для применения во взрывоопасных газовых средах категории IIB по ГОСТ Р МЭК 60079-20-1, Ex-маркировку “1Ex ib IIB T5…Т3 Gb X” по ГОСТ 31610.0. Датчики (исполнений “0А” и “1А”) имеют уровень взрывозащиты Ga по ГОСТ 31610.0 температурный класс Т3, Т4, Т5 (в зависимости от температуры установочного фланца), вид взрывозащиты “Искробезопасная электрическая цепь” c уровнем “ia” для применения во взрывоопасных газовых средах категории IIB по ГОСТ Р МЭК 60079-20-1, Ex-маркировку “0Ex ia IIB T5…Т3 Ga X”по ГОСТ 31610.0.
Знак «Х» указывает на возможность применения датчиков в комплекте с блоками сопряжения с датчиками БСД-1 или другими вторичными приборами, имеющими вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь» уровня «ib» (для датчиков исполнений «0» и «1») или «ia» (для датчиков всех исполнений) для взрывоопасных смесей категории IIB и параметры искробезопасных выходов UО≤14,3 В, IО≤80 мА. Также знак «Х» указывает на необходимость предотвращения условий образования зарядов статического электричества на защитной крышке датчика при ее наличии.
Датчики исполнений «0А» и «1А» разрешается подключать только к вторичным приборам, имеющими вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь» уровня ia и маркировку взрывозащиты [Ехiа]IIB.
2 Контролируемая среда
Нефть, нефтепродукты, растворители, кислоты, щелочи, другие агрессивные и неагрессивные среды.
Стойкость датчиков к агрессивным средам ограничена применяемыми материалами, контактирующими с контролируемой средой: нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, фторопласт с антистатическими свойствами.
3 Состав датчиков
3.1 Датчики состоят из:
– чувствительного элемента (ЧЭ), включающего в себя интегральные термометры (ИТ);
– первичного преобразователя (ПП), включающего в себя микроконтроллер (МК) и энергонезависимую память (ЭПМК).
ЧЭ датчика ДТМ2 выполнен в виде кабель-троса в оболочке из фторопласта с антистатическими свойствами, внутри которой располагаются интегральные термометры. В нижней части ЧЭ крепится груз, обеспечивающий натяжение ЧЭ. В верхней части ЧЭ датчиков вне резервуара установлен ПП в литом корпусе из нержавеющего стального сплава.
3.2 Номенклатура выпускаемых датчиков ДТМ2 приведена в таблице 1.
| Наименование | Исполнение датчиков | Примечание |
|---|---|---|
| ДТМ2-0 | «0» (обычное) | для установки на объектах в зонах класса 1 и класса 2 по ГОСТ IEC 60079-10-1 |
| ДТМ2-1 | «1» (повышенной точности) | |
| ДТМ2-0А | «0А» (обычное) | для установки на объектах в зонах класса 0, класса 1 и класса 2 по ГОСТ IEC 60079-10-1 |
| ДТМ2-1А | «1А» (повышенной точности) |
4 Технические данные
4.1 Основные технические характеристики и условия эксплуатации датчиков даны в таблице 2.
| Наименование параметра | ДТМ2 |
|---|---|
| Длина чувствительного элемента | от 1,5 до 16,0 м* |
| Количество точек измерения/ Шаг установки точек измерения | до 16 / шаг кратный 0,25 м |
| Температура контролируемой среды | от минус 45 до +125 °C** |
| Давление контролируемой среды | не более 0,15 МПа** |
| Маркировка взрывозащиты | 1Ex ib IIB T5…Т3 Gb X или 0Ex ia IIB T5…Т3 Ga X (в зависимости от номера разработки) |
| Степень защиты | IP68 по ГОСТ 14254 |
| Климатическое исполнение | ОМ1,5 по ГОСТ 15150 |
| Температура внешней среды | от минус 45 до +85 °С*** |
| Пределы изменения атмосферного давления | от 84,0 до 106,7 кПа |
| Тип атмосферы | III, IV (морская и приморско-промышленная) |
| Срок службы | 14 лет |
| Масса (не более) | 6,2 кг |
| Габаритные размеры: 1) без защитной крышки: | 203,8х112х(133,5+LДТМ2***) мм (со штуцером в сборе); 186х112х(133,5+LДТМ2***) мм (с неразъемным кабельным соединением); 278х112х(133,5+LДТМ2***) мм (с разъемным кабельным соединением) |
| 2) с защитной крышкой: | 206,8х130х(171,5+LДТМ2***) мм (со штуцером в сборе); 189х130х(171,5+LДТМ2***) мм (с неразъемным кабельным соединением); 281х130х(171,5+LДТМ2***) мм (с разъемным кабельным соединением) |
* По специальному заказу возможно изготовление датчиков с другой длиной ЧЭ
**По специальному заказу возможно изготовление датчиков с расширенным диапазоном температур контролируемой среды (менее минус 45, более +125 °С), с расширенным диапазоном внешней среды (менее минус 45 и более +85 °С) и диапазоном избыточного давления более номинального
*** «LДТМ2» – длина чувствительного элемента датчика, мм
4.2 Вязкость не ограничивается при отсутствии застывания контролируемой среды на чувствительном элементе датчика и отсутствии отложений на датчике.
4.3 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры для ДТМ2-0, ДТМ2-0А:
– в диапазоне температур контролируемой среды от минус 45 до минус 10 °С – ±2 °C;
– в диапазоне температур контролируемой среды свыше минус 10 до +85 °С – ±0,5 °C;
– в диапазоне температур контролируемой среды свыше +85 до +125 °С – ±2 °C.
4.4 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры для ДТМ2-1, ДТМ2-1А:
– в диапазоне температур контролируемой среды от минус 45 до +85 °С – ±0,5 °C;
– в диапазоне температур контролируемой среды свыше +85 до +125 °С – ±2 °C.
4.5 Электрические параметры и характеристики датчика ДТМ2:
4.5.1 Питание датчиков осуществляется от вторичного прибора постоянным искробезопасным напряжением +12 В. Ток потребления датчиков составляет не более 40 мА.
4.5.2 По степени защиты от поражения электрическим током датчики относятся к классу защиты III в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0.
4.5.3 Связь датчиков с вторичным прибором осуществляется с помощью экранированного четырехпроводного кабеля. Для повышения устойчивости датчика к промышленным помехам рекомендуется применять кабель – две витые пары в экране. Наружный диаметр кабеля должен быть от 7 до 12 мм для неразъемного кабельного подключения датчика, либо от 5 до 13 мм для разъемного подключения датчика. При прокладке кабеля внутри металлорукава наружный диаметр кабеля должен быть не более 9 мм.
4.5.4 Нормальное функционирование датчиков обеспечивается при длине соединительного кабеля между датчиками и вторичными приборами не более 1,5 км. Разрешается применение экранированных контрольных кабелей со следующими параметрами: RКАБ≤100 Ом, СКАБ≤0,1 мкФ, LКАБ≤2 мГн.
4.5.5 Обмен информацией датчиков с вторичным прибором ведется последовательным кодом в асинхронном полудуплексном режиме по внутреннему протоколу ЗАО «Альбатрос». Скорость передачи определяется положением выключателя на платах датчиков и составляет 1200 бит/с, 2400 бит/с или 4800 бит/с. По умолчанию установлена скорость обмена 4800 бит/с.
5 Принцип работы приборов
Измерение температуры продукта выполняется цифровыми интегральными термометрами фирмы Maxim Integrated Products, Inc. Первичный преобразователь осуществляет считывание информации о температуре с интегральных термометров ЧЭ и выдачу информации по командам вторичного прибора в линию связи.
По трехпроводной линии МК опрашивает все ИТ, расположенные в ЧЭ, с частотой восемь ИТ в секунду. Положение ИТ на ЧЭ определяет номер измеряемого канала. Нумерация каналов начинается со стороны корпуса датчика.
По сигналам с линии «Запрос» от вторичного прибора МК выдает асинхронно в линию «Ответ» значения температуры по запрошенному каналу измерения или диагностические сообщения.
6 Установка приборов
6.1 Установка приборов осуществляется в верхней части резервуара на любой имеющейся или специально образованной горизонтальной поверхности (максимальное отклонение оси датчика от вертикали ±15°).
6.2 Вертикальность установки должна обеспечиваться посадочным местом, подготовленным потребителем.
6.3 Тип присоединения – на специальную втулку, входящую в комплект поставки (см. 8 настоящего раздела) или на стандартные фланцы, для чего используется специальный комплект для установки УДСФ. Комплект поставляется по отдельному заказу. Описание комплекта УДСФ размещено в соответствующем разделе настоящего каталога.
7 Структура условного обозначения датчиков
7.1 Структура условного обозначения датчиков ДТМ2 при заказном шаге установки точек измерения температуры
Число точек измерения температуры – не более 16.
7.2 Структура условного обозначения датчиков при заказном количестве точек измерения температуры
8 Комплектность поставки
В комплект поставки датчика температуры ДТМ2 входят:
| – датчик температуры многоточечный ДТМ2 УНКР.405226.003 | 1 шт. |
| – блок сопряжения с датчиками БСД-1 ТУ 4217-026-29421521-04 или другой вторичный прибор производства ЗАО «Альбатрос» | 1 шт.* |
| – программное обеспечение DTMT_XXX.exe на компакт-диске | 1 шт.* |
| – паспорт УНКР.405226.003 ПС | 1 шт. |
| – руководство по эксплуатации УНКР.405226.003 РЭ | 1 шт. |
| – методика поверки УНКР.405226.003 МП | 1 шт. |
| – втулка УНКР.302639.001 | 1 шт. |
| – прокладка УНКР.754176.002 | 1 шт. |
| – заглушка УНКР.711100.001, или заглушка RSK19-060, или заглушка RSK24-060 | 1 шт. |
| – номерное сигнальное устройство-наклейка «СК2 10х40 мм», красная | 1 шт. |
| – ящик ВМПК. 321312.002 | 1 шт. |
Примечания
1. Руководство по эксплуатации и методика поверки поставляются в одном экземпляре на партию (до пяти штук) или на каждые пять штук в партии.
2. Тип заглушки определяется поставляемым штуцером в сборе или кабельным вводом.
3. Наименования, отмеченные «*», поставляются по требованию заказчика. Обозначение ХХХ содержит номер текущей версии программного обеспечения.
4. Допускается при групповой поставке упаковывать в один ящик до четырех датчиков.
9 Дополнительная информация
Подробно сведения по техническим характеристикам, принципу действия, установке, подготовке к работе и порядке работы с приборами, а также габаритные размеры датчиков ДТМ2 даны в Руководстве по эксплуатации УНКР.405226.003 РЭ.