CÁC CÁCH THIẾT LẬP HỮU ÍCH ĐỂ HIỆU CHUẨN BỘ CHUYỂN ĐỔI NHIỆT (TEMPERATURE TRANSMITTER)

Bộ chuyển đổi nhiệt (Temperature Transmitter) là một trong các thiết bị quá trình mà chúng ta thường thấy trong hầu hết các nhà máy hoặc trong các xưởng sản xuất. Mỗi thiết bị sẽ sử dụng một cảm biến cặp nhiệt điện (TC) hoặc một cảm biến nhiệt điện trở (RTD), trong đó đa số bộ chuyển đổi nhiệt hầu hết sử dụng RTD (thường là PT100) như 1 cảm biến.

Vì vậy, việc hiểu và học cách hiệu chuẩn Bộ chuyển đổi nhiệt là một lợi thế cho các kỹ thuật viên hiệu chuẩn.

Tại sao chúng ta cần hiệu chuẩn bộ chuyển đổi nhiệt?

Bộ chuyển đổi nhiệt bao gồm một cảm biến và một bộ chuyển đổi trong đó cả hai đều ảnh hưởng đến đầu ra cuối cùng để hiển thị.

Hiệu chuẩn bộ chuyển đổi nhiệt là bắt buộc vì:

• Sau một thời gian, các cảm biến sẽ bị suy giảm thông qua các tác động của môi trường như rung động và sự quá nhiệt…
• và có thể xảy ra hiện tượng trôi độ chính xác do thời gian sử dụng liên tục trong các môi trường khác nhau.

Vì vậy, việc hiệu chuẩn bộ chuyển đổi nhiệt thường xuyên là một quyết định rất khôn ngoan.

Trong bài viết này, tôi sẽ chia sẻ với các bạn về cách hiệu chuẩn bộ chuyển đổi nhiệt theo các cách cài đặt khác nhau. Tôi hy vọng đây là một bài viết hữu ích đối với việc hiệu chuẩn của bạn. Và các cách cài đặt như sau:

• Mô phỏng nhiệt độ thực bằng cách sử dụng Giếng nhiệt chuẩn
• Đọc giá trị nhiệt độ thực bằng cách sử dụng Thiết bị hiệu chuẩn quá trình
• Mô phỏng nhiệt độ trực tiếp của tín hiệu điện bằng cách sử dụng Fluke 754

• Mô phỏng điện trở thành giá trị nhiệt độ bằng cách sử dụng hộp điện trở mẫu
• Sử dụng Thiết bị hiển thị từ nhiệt độ chuyển qua dòng điện (4 đến 20 mA)
• Cài đặt hiệu chuẩn cho bộ chuyển đổi nhiệt với 1 cảm biến cặp nhiệt điện (TC)

Là một kỹ thuật viên hiệu chuẩn, việc có thể thực hiện hoặc hiểu tất cả những kiến thức cơ bản trong việc hiệu chuẩn bộ chuyển đổi nhiệt rất quan trọng. Khi bạn đã hiểu được điều này, thì bạn có thể áp dụng nguyên tắc này đối với các bộ chuyển đổi khác.

1. Mô phỏng nhiệt độ thực bằng cách sử dụng Giếng nhiệt chuẩn

Đây là sự cài đặt hiệu chuẩn truyền thống và đơn giản nhất, đòi hỏi phải hiệu chuẩn vòng lặp. Bạn chỉ cần đưa đầu dò của bộ chuyển đổi nhiệt vào giếng nhiệt chuẩn, sau đó so sánh các giá trị hiển thị trên bảng hiển thị PLC của thiết bị.

Tuy nhiên, một nhược điểm của cài đặt này là nó mất nhiều thời gian hơn nếu bạn cần kiểm tra độ chính xác của nhiều dải nhiệt độ vì chúng ta cần sự ổn định nhiệt cho mỗi điểm thiết lập.

Bên trong Giếng nhiệt chuẩn là một lõi kim loại (insert) với các lỗ kích thước khác nhau, hãy đảm bảo bạn chọn kích thước lỗ chính xác nhất, sao cho phù hợp nhất. Sự phù hợp tốt và độ sâu của đầu dò đặt vào giếng nhiệt chuẩn sẽ cung cấp kết quả chính xác nhất.

 Để tìm hiểu thêm về giếng nhiệt chuẩn, hãy vào đường link https://shop.unitekco.com/products/gie-ng-nhie-t-chuan-fluke-9142-9143-9144

2. Đọc giá trị nhiệt độ thực bằng cách sử dụng Thiết bị hiệu chuẩn quá trình

Cài đặt này sử dụng 2 Thiết bị chuẩn tham chiếu là Giếng nhiệt chuẩn và Thiết bị hiệu chuẩn quá trình như Fluke 754. Một thiết bị để tạo môi trường nhiệt độ và thiết bị còn lại để hiển thị giá trị nhiệt. Đây là sự cài đặt trong đó bộ chuyển đổi sẽ ngắt kết nối vòng lặp hoặc nếu bạn muốn thực hiện việc hiệu chuẩn với thiết bị để bàn.

3. Mô phỏng nhiệt độ trực tiếp của tín hiệu điện bằng cách sử dụng Fluke 754

Việc cài đặt hiệu chuẩn và quy trình này là loại đơn giản nhất. Fluke 754 có khả năng mô phỏng tín hiệu nhiệt trực tiếp được hiển thị trên màn hình PLC và không cần sự chuyển đổi nào.

Dựa trên hình ảnh dưới đây, chúng ta sẽ kết nối từ bộ chuyển đổi nhiệt đến màn hình PLC và thay thế bằng dây và đầu dò của Thiết bị hiệu chuẩn quá trình Fluke 754. Lưu ý đây là một thiết lập kết nối 3 dây.

Hình bên dưới là bộ chuyển đổi nhiệt độ Endress+Hauser TMT180 (xem các đầu số 6, 5 và 3 trong thiết lập trên). Đây là nơi chúng ta sẽ kết nối với các đầu đo từ Fluke 754.

4. Mô phỏng điện trở thành giá trị nhiệt độ bằng cách sử dụng hộp điện trở mẫu

Quy trình này có thể nói là theo phương pháp xưa cũ và là rẻ nhất vì chúng sử dụng tín hiệu analog. Tín hiệu analog này là một điện trở từ một bộ các điện trở được gọi là hộp điện trở mẫu.

Cảm biến nhiệt độ dựa trên sự thay đổi của điện trở, vì vậy được gọi là Resistance Temperature Detectors (RTD).

Nguyên lý hoạt động của RTD là cảm biến này sẽ tạo đầu ra điện trở khi có sự thay đổi nhiệt độ. Giá trị điện trở này tương ứng với đầu ra nhiệt độ.

Bằng cách sử dụng hộp điện trở, chúng ta có thể mô phỏng các giá trị điện trở khác nhau cần thiết trong quá trình. Điều này cũng là cách thực hiện để kiểm tra vòng lặp.

Vì bạn biết rằng cảm biến RTD là PT100 (bạn có thể kiểm trên thông số kỹ thuật để chắc chắn), bạn có thể xác định chính xác sự chuyển đổi điện trở sang nhiệt độ.

Có một bảng chuyển đổi tham khảo được cấp bên dưới để việc chuyển đổi dễ dàng.

Giống như cách thiết lập ở trên, chúng tôi sẽ thay thế nó bằng đầu dò đến từ đầu cắm của hộp điện trở mẫu.

Sau đó, chúng tôi chỉ cần tạo giá trị điện trở cần thiết bằng cách xoay nút và thiết lập nó thành giá trị điện trở đã biết với nhiệt độ tương ứng.

Ví dụ:

– ở đầu ra 0 độ C, chúng ta sẽ mô phỏng một trở kháng 100 ohm.

– đối với đầu ra 100 độ C, chúng ta sẽ mô phỏng một trở kháng 138,5 ohm

Đối với các điểm cài đặt khác, hãy kiểm tra theo bảng chuyển đổi bên dưới.

Bảng chuyển đổi điện trở sang nhiệt độ cho RTD PT100 @385

Có bảng chuyển đổi để chuyển từ điện trở sang nhiệt độ, dưới đây là một bảng mẫu.

Hãy đảm bảo hệ số nhiệt độ hoặc còn được gọi là alpha bằng 0,00385.

Dựa theo bảng chuyển đổi, đối với PT100 bạn thấy rằng:

0 ºC = 100 ohm

100 ºC = 138.51 ohm

Bạn có thể chuyển đổi từ điện trở RTD sang nhiệt độ (hoặc ngược lại) theo đường link tại đây: https://us.flukecal.com/pt100-calculator

Hoặc bạn có thể xem bảng chuyển đổi đầy đủ ở link: https://www.physics.utoronto.ca/apl/fe/RTD-Pt100-Conversion.pdf

Công thức chuyển đổi từ nhiệt độ sang điện trở đối với RTD PT100 @385

Sử dụng công thức dưới đây, bạn có thể chuyển đổi bất kỳ giá trị nhiệt độ nào thành giá trị điện trở mà bạn có thể sử dụng để mô phỏng Bộ chuyển đổi nhiệt độ RTD với các điều kiện dưới đây:

• Cảm biến RTD PT100

• Hệ số nhiệt điện trở (TCR) hoặc alpha là 0,00385

• Nhiệt độ tham chiếu là 0 ºC

Công thức chuyển đổi là:

RV=100(1+αT)

Trong đó:

RV (resistance value) là giá trị điện trở cần tính toán

α là hệ số nhiệt điện trở (TCR) hoặc alpha (0,00385)

T là giá trị nhiệt độ cần chuyển đổi sang điện trở.

Ví dụ:

Chúng ta hãy tính giá trị điện trở (RV) với nhiệt độ đã cho = 150 ºC

RV = 100{1+(0,00385 x 150)}

  = 157,75 ohm

5. Thiết bị hiển thị từ nhiệt độ thực chuyển qua dòng điện (4 đến 20 mA)

Để có thể truyền đầu ra nhiệt độ lấy từ cảm biến lên màn hình hiển thị PLC, bạn cần chuyển giá trị đầu ra nhiệt độ thành tín hiệu dòng điện 4 đến 20 mA.

Vì bộ chuyển đổi đang chuyển giá trị nhiệt độ thành giá trị dòng điện sẽ được truyền đến màn hình hiển thị, chúng ta có thể trực tiếp thu được đầu ra dòng điện này và thực hiện chuyển đổi nhiệt độ sang dòng điện để xác minh độ chính xác của nó.

Điều này được thực hiện bằng cách kết nối đồng hồ đo dòng điện vào chuỗi nguồn. Hoặc trong hầu hết các bộ truyền tương thích, bạn có thể sử dụng chức năng HART của Fluke 754 để đo trực tiếp tại đầu cấp nguồn của bộ chuyển đổi nhiệt.

Để biết thêm về Thiết bị hiệu chuẩn quá trình Fluke 754, bạn vào link: https://www.fluke.com/vi-vn/product/calibration-tools/multifunction-calibrators/fluke-754

Công thức chuyển đổi từ giá trị nhiệt sang tín hiệu dòng điện:

Ví dụ:

Dải đo là :  0 đến 300 ºC

Dải đo cao nhất đến: 300 ºC

Giá trị đo được hiển thị là:  75 ºC

6. Cài đặt hiệu chuẩn cho bộ chuyển đổi nhiệt với 1 cảm biến cặp nhiệt điện (TC)

Giống như cảm biến RTD, các cặp nhiệt điện (TC) cũng được sử dụng như một cảm biến cho bộ chuyển đổi nhiệt độ. Khi hiệu chuẩn bộ chuyển đổi nhiệt với cảm biến cặp nhiệt điện (TC), tất cả các thiết lập ở trên đều có thể được sử dụng, trừ thiết lập số 4 liên quan đến hộp điện trở mẫu.

Sự khác biệt chỉ nằm ở phần mô phỏng của thiết bị hiệu chuẩn quá trình vì cặp nhiệt điện (TC) sử dụng tín hiệu điện áp so với RTD là một điện trở.

Kết luận

Bộ chuyển đổi nhiệt độ là một trong những dụng cụ được sử dụng nhiều nhất trong mọi ngành công nghiệp để giám sát các quy trình điều khiển nhiệt độ. Việc có kiến thức về các thiết bị chuẩn cần sử dụng và cách sử dụng chúng có thể giúp bạn tiết kiệm chi phí cho việc mua các thiết bị chuẩn. Bạn có thể đã có các thiết bị chuẩn cần sử dụng để bắt đầu ngay việc hiệu chuẩn bộ chuyển đổi nhiệt độ của mình.

Trong bài viết này, tôi đã trình bày các cách thiết lập hoặc cách khác nhau để hiệu chuẩn bộ chuyển đổi nhiệt độ của bạn. Bạn không cần phải thực hiện tất cả. Bạn có thể thực hiện hai trong số đó cùng một lúc nhưng không nhất thiết phải thực hiện tất cả. Các thiết lập khác có thể được sử dụng chỉ để xác nhận. Tôi cũng đã đưa ra cách tính toán hoặc chuyển đổi giá trị điện trở sang nhiệt độ bằng cách sử dụng biểu đồ và công thức.

Các thiết lập mà tôi thường sử dụng là mục số 1 và 2. Tất cả các thiết lập đều cung cấp một cách hiệu quả để kiểm tra độ chính xác, với 2 thiết lập này (1 và 2) cung cấp khả năng kiểm tra độ chính xác trực quan hơn vì cảm biến và vòng lặp đang được kiểm tra với thiết bị tạo nhiệt chuẩn thực tế.

Tôi hy vọng rằng mỗi thiết lập sẽ hữu ích cho bạn, và nếu bạn cần tìm một PTN có thể hiệu chuẩn bộ chuyển đổi nhiệt chính xác, nhanh chóng, vui lòng liên hệ ngay đến UNILAB qua email, số điện thoại như sau :

Email : lab@uni-lab.com.vn

Hotline : 094.699.9975

Cảm ơn các bạn