Технология Rosemount X-Well предназначена для точного измерения температуры без погружения первичного преобразователя в техпроцесс, используя измерение температуры поверхности трубы. Данная технология доступна в измерительных преобразователях Rosemount 3144P и Rosemount 648 в конфигурации заводской сборки с первичным преобразователем температуры с трубным хомутом Rosemount 0085.


Традиционные методы измерения

Существует несколько способов измерения температуры в промышленных условиях, и каждому присущи свои недостатки. Узел из защитной гильзы и первичного преобразователя температуры является наиболее часто используемым способом измерения температуры технологического процесса. Защитные гильзы позволяют полностью погружать первичный преобразователь в технологический процесс, обеспечивая точность измерения, но имеют конструктивные недостатки, связанные с риском утечки.

Традиционное измерение поверхностным первичным преобразователем позволяет избежать проблем, связанных с использованием защитной гильзой, путем устранения необходимости вмешательства в технологический процесс. К сожалению, данный метод обладает своими недостатками, так как не может точно или воспроизводимо измерить внутреннюю температуру технологического процесса ввиду ряда факторов, которые могут влиять на измерение.

Новая инновационная технология Rosemount X-Well реализующая измерение температуры техпроцесса при помощи поверхностных первичных преобразователей устраняет недостатки, связанные с защитными гильзами и вмешательством в технологический процесс, при это обеспечивая сопоставимую точность измерения. Эта инновационная технология использует алгоритм расчета теплопередачи с учетом известных свойств теплопроводности трубы или сосуда и узла измерения поверхностной температуры для расчета точного и воспроизводимого значения внутренней температуры технологического процесса.

Недостатки традиционной технологии измерения температуры с применением защитных гильз

Монтаж первичного преобразователя и защитной гильзы является наиболее распространенным способом измерения температуры в промышленности. Защитная гильза является компонентом узла измерения температуры, действующим в качестве защитного барьера между первичным преобразователем температуры и технологическим процессом. Она позволяет помещать первичный преобразователь в технологический процесс, в то время как без нее он не выдержал бы жестких рабочих условий. К этим условиям относятся нагрузка от движения потока, высокое давление и коррозионные или эрозионные свойства технологической жидкости.

Защитная гильза позволяет помещать первичный преобразователь непосредственно в технологический процесс (см. Рис. 1), температуру которого необходимо измерить, но при этом также возможна утечка и проблемы с безопасностью, так как происходит вмешательство в технологический процесс.

Так как защитная гильза напрямую контактирует с технологическим процессом, для ее проектирования и монтажа необходимо учитывать ряд нюансов. Тип технологической жидкости, плотность и состояние, а также такие свойства, как давление, температура, расход и вязкость, влияют на конструкцию защитной гильзы и это необходимо учитывать для обеспечения правильного выбора и безопасного монтажа. Также необходимо учитывать совместимость материалов для коррозионных или абразивных технологических жидкостей. Расчеты частоты турбулентности (на основании ASME PTC 19.3TW) выполняются для выбора надежной конструкции защитных гильз, однако такие расчеты основываются на данных для конкретного технологического процесса.

Если параметры технологического процесса отличаются от тех, которые были использованы для расчета частоты турбулентности, защитная гильза уже может не подходить. Использование гильзы без таких расчетов может привести к усталости материала, повреждению и в итоге к выходу из строя защитной гильзы (см. Рис. 2).

Для снижения данного риска расчеты частоты турбулентности часто проводят несколько раз для каждой точки измерения и для различных вариантов технологического процесса при разной температуре, давлении и расходе.

Все это приводит к повышенной сложности проектирования узла измерения с защитной гильзой, при этом может потребоваться ее замена, если изменяются условия технологического процесса. К проектным требованиям по выбору защитной гильзы относится следующее, не ограничиваясь этим:

• Профиль гильзы
• Глубина погружения
• Материал гильзы
• Тип технологического соединения
• Длина удлинителя
• Толщина кончика
• Диаметр отверстия

Новая инновационная технология измерения поверхности решает проблемы и применения защитной гильзы, и традиционной технологии измерения поверхности

Как было подробно описано выше, существует множество факторов, которые могут влиять на точность традиционного поверхностного измерения температуры. Это осложняет применение данной технологии при определении температуры соответствующего внутреннего техпроцесса. Однако, путем внедрения алгоритма учитывающего свойства теплопроводности узла измерения температуры и труб или сосуда, решение с применением первичного преобразователя температуры для поверхностного измерения можно использовать для точного расчета внутренней температуры техпроцесса.

Запатентованная инновационная технология измерения температуры поверхности решает проблемы традиционной технологии с использованием защитной гильзы и технологии измерения температуры поверхности путем внедрения алгоритма данного расчета температуры техпроцесса в измерительный преобразователь температуры. Использование данного алгоритма в измерительном преобразователе температуры значительно упрощается расчет температуры процесса и делает полученный результат достоверным и воспроизводимым.

Данная технология подходит для большинства техпроцессов, при измерении температуры техпроцесса в трубах:

• Контроль температуры трубопровода
• Измерение температуры в небольших трубах
• Перемещаемые точки измерения
• Добавление новых точек измерения без остановки
техпроцесса
• Трубопроводы требующие частой очистки
• Техпроцессы с высокой скоростью потока
• Суспензии и жидкости с абразивными частицами
• Техпроцессы требующие очистки трубопровода
• Гигиенические применения
• Вязкие жидкости
• Жесткие условия, требующие специальных материалов гильз

Пример расчета погрешности измерительного преобразователя при использовании технологии
Rosemount X-Well при температуре окружающей среды 30 °C и температуре технологического процесса 100 °C:

• предел допускаемой основной погрешности: 0,29 °C (определяется типом преобразователя и сенсора)
• влияние температуры окружающей среды на погрешность цифрового сигнала:
0,0058 °C х (30 – 20) = 0,058 °C
• погрешность от разницы температур технологического процесса и окружающей среды:
0,01 °C х (100 – 30) = 0,70 °C
• суммарная вероятная погрешность:
±(√ 0,292 + 0,0582 + 0,72 = ±0,1°С