Najbolj ranljiv del sistema za nadzor temperature PTFE grelnika pogosto ni sam senzor, ampak žica, ki je nanj pritrjena -dolg, občutljiv kabel, speljan skozi jedke hlape, območja brizganja kemikalij in natrpane postavitve opreme, kjer se lahko stisne, pokvari ali prereže. Nova generacija tehnologije zaznavanja temperature v celoti odstrani to fizično povezavo z napajanjem senzorja skozi zrak z uporabo magnetne indukcije.
Ta nastajajoči pristop združuje induktivni prenos moči z-brezžično komunikacijo kratkega dosega, kar ustvarja popolnoma zaprt paket zaznavanja za ostra kemična okolja. Na razvijajočem se področjuinduktivno napajan senzor PTFE grelec brezžičnosistemih tradicionalni senzorski kabel nadomešča enkapsuliran elektronski modul, ki lahko deluje brez neposredne električne povezave skozi steno rezervoarja.
Zakaj je običajno ožičenje senzorjev problem zanesljivosti
PTFE potopni grelniki, ki se uporabljajo v sistemih za kemično obdelavo, se za nadzor temperature pogosto zanašajo na vgrajene termoelemente ali RTD. Medtem ko sam senzorski element lahko preživi zelo jedke razmere, povezano ožičenje pogosto postane najšibkejši člen v sistemu.
Pogosti so številni načini okvare:
Kemični napad na izolacijo kabla
Vdor vlage skozi konektorje
Zlomljeni vodniki zaradi vibracij
Poškodbe med vzdrževalnimi postopki
Elektromagnetne motnje v industrijskih okoljih
Pri obdelavi polprevodnikov, končni obdelavi kovin in uporabi z agresivnimi kislinami lahko celo majhne okvare napeljave povzročijo temperaturno nestabilnost, moteče alarme ali nepričakovane zaustavitve grelnika.
Odstranitev žice odpravi enega najbolj vztrajnih vzdrževalnih obveznosti v sistemih kemičnega ogrevanja.
Kako deluje induktivni prenos moči
Načelo delovanja je zelo podobno tehnologiji brezžičnega polnjenja, ki se uporablja v sodobnih mobilnih napravah.
Zunanja primarna tuljava
Majhna primarna tuljava je nameščena zunaj procesne posode in zavita v PTFE ali drug kemično odporen material. Ta tuljava ustvarja nihajoče magnetno polje, ko ga napaja nizko{1}}močno pogonsko vezje.
Ker tuljava ostane zunaj rezervoarja, se lahko namestitev izvede brez prediranja stene posode.
Notranja sekundarna tuljava
Ustrezna sekundarna tuljava je vgrajena znotraj zaprtega modula, pritrjenega na hladno cono grelnika. Ko je nameščeno znotraj nekaj centimetrov od primarne tuljave, spreminjajoče se magnetno polje inducira električni tok v sekundarnem navitju.
Ta prenesena energija napaja miniaturni paket elektronike, ki vsebuje:
Mikrokrmilnik-z nizko porabo energije
Termočlen ali vezje za kondicioniranje signala RTD
Brezžična komunikacijska elektronika
Komponente za regulacijo moči
Razdalja induktivnega prenosa moči je namenoma kratka, običajno primerljiva z razdaljo, ki se uporablja v sistemih za brezžično polnjenje telefonov.
Senzor je popolnoma zaprt
V kopeli SPM, sistemu za jedkanje s kislino ali liniji za galvanizacijo izpostavljeni električni vmesniki predstavljajo možne točke okvare. Brezžična induktivna zasnova se popolnoma izogne tem ranljivostim.
Senzor je zaprt v inertnem, brezžičnem mehurčku, izoliranem od korozivnih procesnih pogojev.
Ker nobena žična povezava ne poteka skozi steno rezervoarja:
Kabelske uvodnice so odstranjene
Preprečena je korozija konektorjev
Poti vdora vlage so zmanjšane
Mehanska utrujenost kabla izgine
Zaznavna elektronika ostane popolnoma zaprta v kemično odpornih materialih, običajno PTFE, PFA ali specializiranih fluoropolimernih ohišjih.
Merjenje temperature brez fizičnih povezav
Znotraj sklopa grelnika ostane običajni termočlen vgrajen v bližini ogrevalnega območja. Razlika je v tem, kako se signal obdeluje in prenaša.
Miniaturna vgrajena elektronika lokalno ojača in digitalizira signal termočlena, namesto da bi majhnega milivoltnega izhoda usmerila po dolgih analognih kablih.
Izmerjena temperatura se nato brezžično prenese v nadzorni sistem z uporabo komunikacijskega protokola kratkega dosega.
Možni komunikacijski protokoli
Raziskuje se več brezžičnih pristopov za industrijske toplotne sisteme:
Bluetooth Low Energy (BLE)
Lastniška nizko{0}}frekvenčna industrijska telemetrija
Industrijski komunikacijski-sistemi bližnjega polja
Mrežne arhitekture z nizko-porabo energije
BLE ponuja preprostost in široko združljivost, medtem ko lahko lastniški nizkofrekvenčni-sistemi zagotovijo izboljšano odpornost na industrijski električni šum in kovinske motnje.
Prednosti v težkih kemičnih okoljih
Prednostiinduktivno napajan senzor PTFE grelec brezžičnopristop postane še posebej pomemben pri aplikacijah agresivne kemične obdelave.
Izboljšana odpornost proti koroziji
Brez izpostavljenega ožičenja ali prebojev terminalov ostane manj komponent občutljivih za napad kislinskih hlapov.
Lažje naknadno opremljanje
Zunanje indukcijske tuljave je pogosto mogoče dodati brez večjih sprememb rezervoarja, kar omogoča starejšim grelnim sistemom, da pridobijo zmogljivost brezžičnega zaznavanja.
Zmanjšano vzdrževanje
Zamenjava kabla in odpravljanje težav s konektorjem sta zmanjšana, kar zmanjšuje zahteve po storitvah pri težko dostopnih-namestitvah.
Izboljšana zanesljivost
Odstranitev fizičnih vodnikov odpravi številne pogoste vzroke za občasne napake senzorjev in nestabilnost signala.
Aplikacije, ki spodbujajo razvoj
Več industrij pospešuje zanimanje za tehnologijo brezžičnega zaznavanja z induktivnim napajanjem.
Mokra obdelava polprevodnikov
Ultra-čisti kemični sistemi imajo koristi od zaprtih instrumentov z minimalnim tveganjem kontaminacije.
Končna obdelava kovin in prevleka
Korozivne atmosfere rutinsko pokvarijo običajne napeljave v linijah za galvanizacijo in rezervoarjih za jedkanje.
Kemična-proizvodnja visoke čistosti
Brezžični zaprti senzorji zmanjšajo poti puščanja in poenostavijo sanitarno ali kemično odporno zasnovo opreme.
Nevarna procesna območja
Zmanjšanje kabelskih prebojev lahko izboljša varnost in poenostavi sistemsko arhitekturo v kemično nevarnih okoljih.
Inženirski izzivi, ki jih še rešujemo
Čeprav tehnologija ponuja bistvene prednosti, je več inženirskih izzivov še vedno v aktivnem razvoju.
Učinkovitost prenosa moči
Učinkovitost induktivne sklopke hitro upada s spremembo razdalje in poravnave. Stabilno pozicioniranje tuljave je ključnega pomena.
Toplotna vzdržljivost
Vgrajena elektronika mora prenašati povišane temperature v bližini hladnega območja grelnika brez dolgotrajnega-odmika ali okvare.
Celovitost brezžičnega signala
Industrijska okolja vsebujejo elektromagnetni šum, kovinske strukture in odsevne površine, ki lahko motijo zanesljivost brezžične komunikacije.
Dolgotrajna-stabilnost enkapsulacije
Fluoropolimerni inkapsulacijski sistem mora ohraniti celovitost skozi leta termičnega kroženja in izpostavljenosti kemikalijam.
Kljub tem izzivom stalen napredek elektronike z nizko{0}}porabo energije in industrijske brezžične komunikacije vztrajno izboljšuje robustnost sistema.
Premik k pametnejšim PTFE ogrevalnim sistemom
Razvoj ogrevalne tehnologije PTFE vedno bolj vključuje ne le boljšo odpornost proti koroziji, ampak tudi izboljšano inteligenco zaznavanja in sposobnost predvidenega vzdrževanja.
Brezžični senzorji z induktivnim napajanjem se naravno ujemajo s širšimi industrijskimi trendi, kot so:
Pametna procesna oprema
Porazdeljena zaznavna omrežja
Zmanjšane arhitekture vzdrževanja
Prediktivna diagnostika
Digitalno spremljanje kemičnih procesov
Z odstranitvijo ranljivih fizičnih povezav sam sistem zaznavanja postane vzdržljivejši in ga je lažje vključiti v avtomatizirana industrijska okolja.
Zaključek
Brezžični temperaturni senzorji z induktivnim napajanjem odstranjujejo zadnjo fizično vez iz nadzornih sistemov PTFE grelnikov. Z magnetnim prenosom moči na kratke razdalje in brezžičnim prenosom podatkov o temperaturi ti sistemi odpravijo številne težave z zanesljivostjo, povezane z običajnim ožičenjem senzorjev.
Kombinacija zaprte konstrukcije iz fluoropolimera, vgrajene elektronike z nizko-porabo energije in brezžične komunikacije ustvarja visoko korozijsko{1}}odporno zaznavno platformo, primerno za agresivna industrijska okolja. Ko se razvoj nadaljuje, seinduktivno napajan senzor PTFE grelec brezžičnoPričakuje se, da bo imel koncept vse pomembnejšo vlogo v naprednih sistemih za kemično obdelavo in termični nadzor.
V sodobni opremi za termično obdelavo se izboljšana zanesljivost pogosto ne doseže z dodajanjem več strojne opreme, temveč s popolno odstranitvijo ranljivih komponent. V mnogih primerih je najboljši kabel na koncu tisti, ki ga ni.
