Ein faseroptischer Temperatursensor wird anhand der Messstelle ausgewählt, nicht allein anhand seines Temperaturbereichs. Sondenaufbau, Faserführung, elektrische Umgebung, benötigte Genauigkeit und Ansprechzeit sowie die Kompatibilität mit dem Auswertegerät müssen zusammenpassen.
Die meisten Auswahlprobleme treten auf, wenn eines davon übersprungen wird. Eine Sonde kann den korrekten Temperaturbereich abdecken und dennoch nicht in den Wicklungsspalt passen. Ein Sender kann bestellt werden, bevor jemand bestätigt hat, wie viele Punkte überwacht werden müssen.
Auswahl faseroptischer Temperatursensoren auf einen Blick
| Auswahlfaktor | Was Sie überprüfen sollten | Auswahlrichtung |
|---|---|---|
| Temperaturbereich | Normale Betriebstemperatur, erwartetes Maximum, erforderlicher Spielraum | Wählen Sie eine Sonde, deren Nennbereich das Maximum plus einen Spielraum abdeckt; Typische Konfigurationen decken etwa -40 bis 260 °C ab. |
| Sondenstruktur | Kontaktmethode, Befestigungsmethode, Isolationsanforderung | Verwenden Sie eine blanke oder kompakte Spitze für eingebettete Punkte und eine fixierbare oder ummantelte Struktur für den Oberflächenkontakt |
| Sondendurchmesser | Spalt-, Schlitz- oder Lochgröße am Erfassungspunkt | Typischerweise etwa 2–3 mm; Wählen Sie die kleinere Option für Wicklungslücken und enge Schlitze |
| Faserlänge | Routenpfad vom Erfassungspunkt zum Instrument, einschließlich Biegungen und Ausgänge | Beginnen Sie bei gerätemontierten Instrumenten bei 3–5 m und erhöhen Sie die Länge für externe oder Remote-Routing |
| Anzahl der Erfassungspunkte | Wie viele Standorte müssen gleichzeitig gemessen werden | Eine Sonde für jeden Punkt; Die Gesamtzahl der Sonden bestimmt die Kanalanzahl |
| Elektrische Umgebung | Hochspannung, EMI, HF, Mikrowelle oder starkes Magnetfeld | Verwenden Sie eine vollständig dielektrische Sonde und Faser und platzieren Sie das Instrument außerhalb des Feldes |
| Mechanischer Schutz | Vibration, Abrieb, Öl, Ziehen während der Montage | Fügen Sie an freiliegenden Faserabschnitten eine Schutzhülle oder einen Schutzmantel an und befestigen Sie die Faser entlang ihres Verlaufs |
| Auswertegerät | Kanalanzahl, Montageort, Notwendigkeit einer lokalen Anzeige | Verwenden Sie ein Gerät mit niedrigem Kanal für 1–4 Punkte und einen Mehrkanalsender oder -monitor für größere Punktzahlen |
| Kommunikation / Ausgabe | SPS-, SCADA- oder DCS-Verbindung, Alarmlogik | Geben Sie im Angebotsstadium RS485/Modbus, einen Analogausgang oder Alarmrelais an |
Schritt 1: Definieren Sie den Temperaturbereich
Beginnen Sie mit den Temperaturen, die der Messpunkt tatsächlich sehen wird. Bestätigen Sie diese vier Punkte:
- Normale Betriebstemperatur: der stationäre Wert während des regulären Betriebs.
- Erwartete Maximaltemperatur: der höchste Wert bei Überlast, Fehler oder Testbedingungen.
- Erforderlicher Messspielraum: Spielraum über dem erwarteten Maximum, sodass die Messwerte innerhalb des Nennbereichs bleiben.
- Hoch- oder Niedertemperaturkonfiguration: ob die Anwendung eine erweiterte Hochtemperatur- oder Niedertemperaturfähigkeit benötigt.
Als allgemeine Referenz decken typische fluoreszierende Glasfaserkonfigurationen je nach Sondendesign etwa -40 bis 260 °C ab. Die typische Genauigkeit beträgt ±0,5 bis ±1 °C, mit einer Reaktionszeit von <1 s. Der endgültige Bereich hängt von der gewählten Sondenkonfiguration ab, da die Materialien und die Struktur der Sonde die nutzbaren Grenzen festlegen.
- Transformatorwicklung: Decken Sie Hot-Spot-Temperaturen bei Überlast ab, nicht nur bei normaler Last.
- Elektrischer Anschluss/Sammelschiene: Berücksichtigen Sie den Temperaturanstieg, den eine sich verschlechternde Verbindung verursachen könnte.
- Mikrowelle/Testgerät: Bestätigen Sie die Spitzentemperatur des Testzyklus, die die normale Prozesstemperatur überschreiten kann.
Schritt 2: Identifizieren Sie den Messpunkt
Beginnen Sie nicht mit der Auswahl eines Produktmodells. Definieren Sie zunächst genau, wo die Temperatur gemessen werden soll. Zu den gängigen Messpunkten gehören:
- Heißstellen in der Transformatorwicklung
- Sammelschienenverbindungen
- Kabelverbindungen
- Motor- und Generatorwicklungen
- Objekte testen
- Mikrowellenheizbereiche
- Hochspannungskomponenten
Beantworten Sie für jeden Punkt diese Fragen:
- Wie viel Platz ist rund um den Punkt verfügbar?
- Kann die Sonde das Ziel direkt kontaktieren?
- Gibt es eine feste Position, um die Sonde an Ort und Stelle zu halten?
- Gibt es in der Nähe ein starkes elektrisches oder magnetisches Feld?
- Wie wird die Faser aus dem Gerät herausgeführt?
Schritt 3: Wählen Sie die Sondenstruktur und den Sondendurchmesser
Der Messpunkt legt die Anforderungen an die Sonde fest. Der typische Sondendurchmesser beträgt je nach Struktur etwa 2–3 mm, kleinere Optionen eignen sich für enge Wicklungsspalte.
| Anwendung | Sondenauswahlfokus |
|---|---|
| Transformatorwicklung | Kleiner Durchmesser, mit Transformatoröl oder Papier kompatible Isolierung und Eignung für die Wicklungsplatzierung |
| Trockentransformator | Kompakte Sonde, die an mehreren Wicklungspunkten für jede Phase platziert werden kann |
| Sammelschiene / elektrischer Anschluss | Mechanische Fixierung und zuverlässiger direkter Kontakt zur Gelenkoberfläche |
| Motor / Generator | Kompakte Struktur, die der Wicklungs- und Nutführung folgen kann |
| Mikrowelle / HF | Vollständig metallfreier optischer Erfassungspfad |
| Hochspannungsprüfung | Elektrische Isolierung und ausreichender Verlegungsabstand, um einen sicheren Instrumentenstandort zu erreichen |
| MRT / starkes Magnetfeld | Nichtleitende, nichtmetallische Konfiguration in der gesamten Sonde und Faser |
Schritt 4: Wählen Sie die Faserlänge
Die Faserlänge wird hauptsächlich durch die tatsächliche Verlegungsentfernung zwischen dem Erfassungspunkt und dem Auswertegerät bestimmt. Für viele konventionelle Ausrüstungsprojekte sind 3–5 m ein sinnvoller Ausgangspunkt. Passen Sie es basierend auf diesen Faktoren an:
- Gerätegröße
- Interner Routing-Pfad
- Biegepfad und minimaler Biegeradius
- Montageposition des Instruments
- Installationszuschuss für Reparatur und Service
- Externe Routing-Entfernung außerhalb des Geräts
Typische Beispiele:
- Kleiner Schrank: Etwa 3 m können ausreichen, wenn das Instrument in der Nähe montiert wird.
- Transformator / größere Ausrüstung: Es können 3–5 m oder länger erforderlich sein, um die Faser von der Wicklung zur Tankwand oder zum Steuerkasten zu verlegen.
- Labor / Prüfstand: Die Länge hängt vom Abstand zwischen der Testzone und den Datenerfassungsgeräten ab.
Berechnen Sie die Faserlänge nicht allein aus der geradlinigen Entfernung. Die Faser folgt der Gerätestruktur, sodass ihr tatsächlicher Weg fast immer länger ist.
Schritt 5: Bestimmen Sie die Anzahl der Erfassungspunkte
Eine faseroptische Sonde entspricht normalerweise einem definierten Messpunkt. Die entscheidende Frage ist: Wie viele Standorte müssen gleichzeitig gemessen werden?
| Anwendung | Kanalauswahllogik |
|---|---|
| Transformatorwicklung | Hängt von der Anzahl der Phasen, den Wicklungspositionen und den Überwachungszielen ab, z. B. nur Hot-Spot oder Hot-Spot plus Öl |
| Trockentransformator | Normalerweise basierend auf mindestens einem Punkt pro Phasenwicklung, plus etwaigen zusätzlichen Kern- oder Umgebungspunkten |
| Schaltanlagen | Basierend auf der Anzahl der zu überwachenden Kontakte, Kabelanschlüsse und Fächer |
| Sammelschienenverbindungen | Ein Punkt für jedes kritische Gelenk; Priorisieren Sie Schraubverbindungen mit hohem Strom |
| Motor / Generator | Basierend auf den Phasen und den Wicklungs- oder Lagerstellen, die überwacht werden müssen |
| Prüfstand | Basierend auf dem Testplan und der Anzahl der pro Testobjekt erfassten Punkte |
| Mikrowellenausrüstung | Basierend auf der Anzahl der zu vergleichenden Probenpositionen oder Heizzonen |
Schritt 6: Wählen Sie das Auswertegerät
Sobald Sie die Anzahl der Messpunkte kennen, wählen Sie den Sender oder das Auswertegerät aus. INNO-Konfigurationen können Einzelkanal- oder Mehrkanalmessungen unterstützen, wobei die Kanalanzahl entsprechend der Anzahl der Erfassungspunkte ausgewählt wird.
| Anforderung | Vorgeschlagene Richtung |
|---|---|
| 1–4 Punkte | Niederkanalsender oder kompakte Überwachungseinheit |
| Mehrere Punkte | Mehrkanalsender oder Auswertegerät, dimensioniert für die Gesamtzahl der Sonden, mit Ersatzkanälen, falls eine Erweiterung geplant ist |
| Lokale Anzeige | Instrument mit Frontdisplay zum Ablesen vor Ort |
| RS485 / Modbus | Instrument mit einem digitalen Kommunikationsanschluss für die Systemintegration |
| Analogausgang | Instrument mit analogen Ausgangskanälen, z. B. 4–20 mA, für bestehende Steuerungssysteme |
| Alarmrelais | Instrument mit Relaisausgängen für lokale Alarm- oder Auslösesignale |
| OEM-eingebettete Ausrüstung | Kompaktes OEM-faseroptische Temperaturmodul, integriert in die Host-Ausrüstung |
| SPS-/SCADA-Verbindung | Modbus-Kommunikation oder Analogausgang, je nachdem, was das Steuerungssystem akzeptiert |
Schritt 7: Berücksichtigen Sie die elektrische Umgebung
Faseroptische Temperatursensoren werden oft ausgewählt, weil herkömmliche elektrische Sensoren in bestimmten Umgebungen Probleme haben. Thermoelemente und Widerstandsthermometer basieren auf metallischen Leitungen, die Störungen auffangen, bei hoher Spannung einen Leitungspfad erzeugen oder sich in HF-Feldern erwärmen können.
In Hochspannungs-Geräten sorgen eine vollständig dielektrische Sonde und eine Faser für eine inhärente elektrische Isolierung zwischen dem Messpunkt und dem Instrument. Dies ermöglicht eine direkte Messung an spannungsführenden Teilen wie Wicklungen und Stromschienen.
In Umgebungen mit starker EMI-, HF- oder Mikrowellenenergie wird ein optisches Signal nicht durch elektromagnetisches Rauschen beeinträchtigt und eine nichtmetallische Sonde absorbiert keine Feldenergie und verzerrt das Heizmuster nicht.
In starken Magnetfeldern wie MRT oder großen elektrischen Maschinen vermeidet eine nicht leitende, nicht metallische Konfiguration induzierte Ströme und magnetische Wechselwirkungen. Platzieren Sie in all diesen Fällen das Überwachungsgerät außerhalb des Feldes und planen Sie die Faserlänge, um es zu erreichen.
Typische Auswahlbeispiele
Transformatorwicklung
Wicklungs-Hot-Spot-Überwachung erfordert Sonden, die innerhalb der Wicklungsstruktur platziert und aus dem Tank herausgeführt werden können.
- Temperaturbereich für Überlast-Hotspot-Bedingungen
- Kleiner Sondendurchmesser, geeignet für die Wicklungsplatzierung
- Definierter Wicklungsmesspunkt für jede Phase
- Faserlänge von der Wicklung bis zur Tankwand und zum Instrument
- Gesamterfassungspunkte basierend auf Phasen und Überwachungszielen
- Mehrkanalgerät mit Kommunikationsausgang
Schaltanlage / Sammelschiene
Die Verbindungsüberwachung konzentriert sich auf die Erkennung von Temperaturanstiegen an Verbindungen, bevor ein Fehler auftritt.
- Position jeder Verbindung oder Verbindung
- Anzahl der überwachten Verbindungen
- Methode zur Sondenbefestigung am Leiter
- Faserführung durch Kompartimente
- Kanalanzahl über Panels hinweg
- Überwachung der Ausgabe an das Umspannwerkssystem
Mikrowellen-/HF-Geräte
Die Messung innerhalb des Feldes darf die Erwärmung nicht beeinträchtigen oder durch das Feld beeinflusst werden.
- Vollständig nichtmetallischer Sensorpfad
- Temperaturbereich für Spitzenprozessbedingungen
- An die Probe oder den Hohlraum angepasste Sondenstruktur
- Faserführung durch die Hohlraumwand
- Instrument außerhalb des Feldes
Hochspannungsprüfgeräte
Testaufbauten erfordern isolierte Messungen, wobei der Bediener und das Instrument in sicherer Entfernung gehalten werden müssen.
- Elektrische Isolierung entlang des gesamten Faserpfads
- Sondenabmessungen passend zum Prüfobjekt
- Faserlänge zum Erreichen der sicheren Messzone
- Anzahl der Testpunkte pro Objekt
- Entfernung vom Prüfobjekt zum Instrument
Schnellauswahltabelle
| Anforderung | Empfohlene Richtung |
|---|---|
| Einzelner Temperaturpunkt | Eine Sonde mit einem geeigneten Low-Channel-Instrument |
| Mehrere Punkte in einem Gerät | Mehrere Sonden mit einem Mehrkanal-Auswertegerät |
| Transformatorwicklung | Isolierte Sonden mit kleinem Durchmesser und Mehrkanalsender |
| Schaltschrank / Stromschiene | Fixierbare Kontaktstifte mit Mehrkanalmonitor und Kommunikationsausgang |
| Mikrowelle / HF | Nichtmetallische Sonde, mit dem Instrument außerhalb des Feldes |
| Starkes Magnetfeld | Vollständig nichtleitende Sonde mit verlängerter Faserlänge |
| Laborprüfstand | An die Testpunkte angepasste Sonden mit einem Instrument, das über einen Datenausgang verfügt |
| OEM-Ausrüstung | Sonde mit einem OEM-faseroptische Temperaturmodul |
Dies sind nur erste Auswahlanweisungen. Bestätigen Sie die endgültige Sondenstruktur, Faserlänge und Kanalkonfiguration mit der tatsächlichen Ausrüstung.
Checkliste für den Kauf von faseroptischen Temperatursensoren
Bevor Sie ein Angebot anfordern, bereiten Sie Folgendes vor:
- □ Gerätetyp
- □ Messort
- □ Temperaturbereich
- □ Anzahl der Erfassungspunkte
- □ Erforderliche Faserlänge
- □ Verfügbarer Sondenraum / erforderlicher Durchmesser
- □ Elektrische Umgebung
- □ Mechanischer Schutzbedarf
- □ Anforderungen an Auswertegeräte
- □ RS485 / Modbus-Anforderung
- □ Analogausgangsanforderung
- □ Alarmrelais-Anforderung
- □ OEM-Anforderung
Häufige Auswahlfehler
- Auswahl der Faserlänge anhand der geradlinigen Entfernung. Biegungen, interne Verlegung und Instrumentenposition erhöhen die Länge, sodass eine auf diese Weise dimensionierte Faser am Ende oft zu kurz ist.
- Wählen Sie das Auswertegerät aus, bevor Sie die Kanalanzahl bestätigen. Dies kann dazu führen, dass Punkte nicht überwacht werden oder Sie gezwungen werden, später eine zweite Einheit hinzuzufügen.
- Verwendung der gleichen Sondenstruktur für jeden Messort. Ein Wickelpunkt und eine Stromschienenverbindung erfordern unterschiedliche Größen und Befestigungsmethoden.
- Konzentrieren Sie sich nur auf den Temperaturbereich und ignorieren Sie dabei den Installationsraum. Eine Sonde mit dem richtigen Bereich ist immer noch unbrauchbar, wenn sie nicht zum Messpunkt passt.