Cảm biến nhiệt độ bể: Nguyên lý, cấu trúc và ứng dụng

Nhiệt độ là một trong những thông số quan trọng nhất trong bể chứa và giám sát quy trình công nghiệp. Cho dù bể chứa nước, dầu ăn, nhiên liệu, chất lỏng lưu trữ nhiệt hay các vật liệu khác, sự thay đổi nhiệt độ có thể ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm, an toàn bảo quản, hiệu suất thiết bị và chi phí vận hành.

A cảm biến nhiệt độ bểđược thiết kế để liên tục đo nhiệt độ bên trong bể chứa và truyền dữ liệu đến bộ điều khiển cục bộ, bộ thu thập dữ liệu, PLC hoặc hệ thống giám sát từ xa.

Đối với bể lớn hoặc sâu, việc đo nhiệt độ chỉ ở một vị trí thường là không đủ. Sự phân tầng nhiệt độ có thể xảy ra giữa đỉnh, giữa và đáy bể. Vì lý do này, mộtcáp cảm biến nhiệt độ bể đa điểmcung cấp một bức tranh đầy đủ hơn về sự phân bố nhiệt độ bên trong.

Bài viết này giải thích nguyên lý làm việc, cấu tạo, phương pháp lắp đặt và các ứng dụng điển hình của cảm biến nhiệt độ bể chứa, đặc biệt tập trung vào cáp giám sát nhiệt độ đa điểm bằng thép không gỉ.

Cảm biến nhiệt độ bể là gì?

A cảm biến nhiệt độ bểlà thiết bị đo nhiệt độ công nghiệp được lắp đặt bên trong hoặc xung quanh bể chứa để phát hiện nhiệt độ của môi trường được lưu trữ.

Tùy thuộc vào ứng dụng, nó có thể được thiết kế cho:

• Bể chứa nước
• Bể chứa dầu
• Bồn chứa dầu ăn
• Thùng nhiên liệu
• Bể chứa năng lượng nhiệt
• Bể chứa nước làm mát
• Bể xử lý công nghiệp
• Tàu lưu trữ dọc lớn

Hệ thống giám sát nhiệt độ truyền thống thường sử dụng một đầu dò nhiệt độ duy nhất. Mặc dù phương pháp này phù hợp với các bể nhỏ nhưng nó có thể không thể hiện chính xác sự phân bố nhiệt độ bên trong bể lớn.

Cáp cảm biến nhiệt độ đa điểm giải quyết vấn đề này bằng cách lắp đặt một số bộ phận cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số dọc theo một cáp. Do đó, các điểm đo khác nhau có thể giám sát đồng thời các độ sâu khác nhau.

Ví dụ: một cáp cảm biến dài 20 mét có thể chứa nhiều cảm biến nhiệt độ được đặt ở các khoảng thời gian định trước. Sau đó, hệ thống giám sát có thể hiển thị riêng các giá trị nhiệt độ từ phần trên, phần giữa và phần dưới của bể.

Tại sao giám sát nhiệt độ đa điểm lại quan trọng?

Nhiệt độ bên trong bể hiếm khi hoàn toàn đồng đều.

Sự khác biệt về mật độ chất lỏng, nhiệt độ môi trường bên ngoài, hệ thống sưởi, làm mát, tuần hoàn và cấu trúc bể có thể tạo raphân tầng nhiệt độ.

Ví dụ, nhiệt độ gần bề mặt bể có thể khác biệt đáng kể so với nhiệt độ gần đáy.

Cảm biến một điểm có thể báo cáo:

Nhiệt độ cao nhất: 25 độ

Tuy nhiên, tình trạng thực tế của bể có thể là:

• Lớp trên: 25 độ
• Lớp giữa: 20 độ
• Lớp dưới: 16 độ

Nếu chỉ sử dụng một cảm biến, hệ thống giám sát có thể bị lỗi

A hệ thống giám sát nhiệt độ bể đa điểmcung cấp thông tin nhiệt độ tại một số vị trí thẳng đứng, giúp người vận hành hiểu được tình trạng nhiệt thực sự của bể.

Điều này đặc biệt hữu ích trong các bể chứa lớn và các ứng dụng lưu trữ nhiệt.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ bể phụ thuộc vào công nghệ cảm biến được sử dụng.

Các công nghệ đo nhiệt độ công nghiệp phổ biến bao gồm:

Đối với cáp nhiệt độ đa điểm dài, công nghệ cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số mang lại một số lợi thế.

Mỗi cảm biến được lắp đặt tại một vị trí xác định trước bên trong cáp và có thông tin nhận dạng riêng. Bộ thu thập dữ liệu giao tiếp với các cảm biến và đọc nhiệt độ của từng điểm đo.

Một quy trình giám sát điển hình là:

Đầu tiên, các cảm biến chuyển đổi nhiệt độ thành thông tin điện hoặc kỹ thuật số. Sau đó, bộ phận thu thập dữ liệu sẽ thu thập dữ liệu và chuyển nó sang màn hình, máy tính hoặc nền tảng giám sát từ xa.

Với hệ thống đa điểm kỹ thuật số, nhiều điểm cảm biến có thể hoạt động thông qua một cáp truyền thông chung, giảm số lượng dây riêng lẻ cần thiết bên trong bể.

Đề nghị đọc:Cảm biến nhiệt độ: Các loại, cách chúng hoạt động và các ứng dụng chính

Cảm biến nhiệt độ bể đáng tin cậy phải hoạt động trong thời gian dài trong môi trường có độ ẩm, ngâm nước, ăn mòn và ứng suất cơ học.

Vì lý do này, cấu trúc cơ học của cáp nhiệt độ cũng quan trọng như bộ phận cảm biến.

Khác biệtcáp cảm biến nhiệt độ bể thép không gỉchứa nhiều lớp bảo vệ.

1. 304 Lớp bảo vệ bên ngoài bằng thép không gỉ

Lớp bên ngoài có thể sử dụng mộtVỏ bảo vệ linh hoạt bằng thép không gỉ 304.

So với vỏ cáp nhựa thông thường, thép không gỉ mang lại khả năng bảo vệ cơ học và chống ăn mòn tốt hơn.

Cấu trúc bảo vệ bằng kim loại có thể giúp bảo vệ các dây dẫn và cảm biến bên trong khỏi:

• Tác động cơ học
• Lực kéo
• Căng thẳng lắp đặt bể
• Tiếp xúc với nước
• Tiếp xúc với dầu
• Sử dụng công nghiệp lâu dài

Đối với bể chứa nước và nhiều ứng dụng chứa chất lỏng công nghiệp, thép không gỉ đặc biệt phù hợp vì nó kết hợp khả năng chống ăn mòn tốt với độ bền cơ học.

2. Lõi cảm biến bên trong chống nước

Bên trong lớp vỏ bảo vệ inox là lõi cảm biến nhiệt độ.

Cấu trúc bên trong có thể được bịt kín và chống thấm hoàn toàn để bảo vệ cảm biến nhiệt độ và dây dẫn khỏi sự xâm nhập của hơi ẩm.

Đối với các ứng dụng yêu cầu ngâm nước liên tục, cả vỏ bảo vệ và lõi cảm biến đều phải mang lại hiệu suất chống nước đáng tin cậy.

Cáp cảm biến được thiết kế phù hợp có thể đạt tớiBảo vệ chống nước cấp độ IP68, cho phép phần cảm biến vẫn được ngâm trong chất lỏng trong quá trình hoạt động.

3. Nhiều cảm biến nhiệt độ

Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của cáp đa điểm là khả năng lắp đặt nhiều cảm biến nhiệt độ dọc theo một cáp.

Khoảng cách cảm biến có thể được tùy chỉnh theo kích thước bể.

Ví dụ:

• 1 mét giữa các cảm biến
• 2 mét giữa các cảm biến
• Khoảng cách khác nhau ở các vị trí khác nhau

Đối với các dự án bể chứa lớn, tổng chiều dài cáp và số điểm đo cũng có thể được tùy chỉnh.

Thiết kế đa điểm cho phép người vận hành thu được thông tin nhiệt độ thay vì một giá trị nhiệt độ duy nhất.

4. Thiết kế lõi cảm biến có thể thay thế

Bảo trì là một vấn đề quan trọng cần cân nhắc đối với các hệ thống giám sát bể chứa được lắp đặt cố định.

Một số cáp theo dõi nhiệt độ sử dụng mộtlõi cảm biến bên trong có thể thay thế.

Nếu một bộ phận cảm biến bên trong bị hỏng, lõi cảm biến có thể được tháo ra và thay thế mà không cần tháo hoàn toàn cấu trúc bảo vệ bằng thép không gỉ bên ngoài ra khỏi bể.

Thiết kế này mang lại một số lợi ích:

• Bảo trì dễ dàng hơn
• Giảm chi phí thay thế
• Ít tháo gỡ phía bể hơn
• Thời gian dừng bảo trì ngắn hơn
• Tuổi thọ dài hơn của cấu trúc bảo vệ bên ngoài

Điều này đặc biệt có giá trị khi cáp được lắp đặt bên trong các bể chứa lớn, nơi việc tháo dỡ hoàn toàn có thể khó khăn.

5.Sắt đối trọng

Cáp nhiệt độ bể thẳng đứng thường yêu cầu trọng lượng đáy.

Trọng lượng giữ cho cáp nhiệt độ treo thẳng đứng bên trong bình và giúp duy trì vị trí cảm biến chính xác.

Kết nối ren giữa cáp và vật nặng có thể đơn giản hóa việc lắp đặt và bảo trì.

Nên chọn cảm biến nhiệt độ bể theo kích thước bể, loại chất lỏng, hệ thống thông tin liên lạc và độ chính xác đo được yêu cầu.

Đối với cáp giám sát nhiệt độ đa điểm loại ZS-OIL-2, các thông số kỹ thuật điển hình bao gồm:

Thông số kỹ thuật thực tế nên được lựa chọn theo môi trường hoạt động và yêu cầu của dự án.