- Termometr światłowodowy mierzy temperaturę na końcu pasywnej sondy, bez elektrycznego przewodu sygnałowego doprowadzonego do punktu pomiaru.
- W sondzie fluorescencyjnej INNO przyrząd wzbudza materiał na końcówce światłem i wyznacza temperaturę z czasu zaniku otrzymanej fluorescencji.
- System obejmuje sondy, światłowody lub przedłużacze, przyrząd pomiarowy oraz, zależnie od konfiguracji, wyświetlacz, wyjście RS485 i oprogramowanie.
- Typowe zastosowania to uzwojenia transformatorów i dławików, połączenia rozdzielnic, stojany, urządzenia MRI, procesy mikrofalowe i próby wysokonapięciowe.
- W zależności od budowy sondy podany zakres może sięgać od −40 do +260 °C; dostępne są przyrządy od 1 do 64 kanałów.
Czym jest termometr światłowodowy?
Sygnał jest przesyłany światłem przez włókno. Materiał pomiarowy znajduje się na końcówce sondy, w wybranym punkcie, a przyrząd wysyła światło i analizuje sygnał powrotny. Tak można mierzyć temperaturę bez elektrycznego przewodu sygnałowego bezpośrednio przy uzwojeniu pod napięciem, połączeniu elektrycznym lub obiekcie w MRI.
Każda sonda mierzy jeden określony punkt. Dziesięć punktów wymaga dziesięciu sond i co najmniej dziesięciu kanałów. Sonda obejmuje końcówkę i światłowód; przyrząd przetwarza sygnał i udostępnia wynik.
Jak działa fluorescencyjny czujnik temperatury?
Przyrząd wysyła światło wzbudzające przez włókno. Materiał fluorescencyjny na końcówce pochłania światło i oddaje sygnał, którego czas zaniku zmienia się wraz z temperaturą. Przyrząd mierzy ten czas i oblicza wartość.
Pomiar opiera się na czasie, a nie wyłącznie na jasności. Zgięcia i złącza mogą osłabić sygnał; do wiarygodnego odczytu potrzebny jest odpowiedni zapas światła.
Co zawiera kompletny system?
- Sondy z końcówką fluorescencyjną, włóknem, osłoną i zgodnym złączem.
- Przedłużacze optyczne, jeśli włókno sondy nie wystarcza na całą trasę.
- Jedno- lub wielokanałowy przyrząd przetwarzający sygnały i udostępniający dostępne wyjścia.
- Lokalny wyświetlacz i, w razie potrzeby, oprogramowanie do trendów i zapisu.
- Moduły OEM do integracji pomiaru w urządzeniu producenta.
Sondy podłącza się do przyrządu. Sterownik PLC lub system SCADA otrzymuje dane przez interfejs przyrządu, a nie bezpośrednio ze światłowodu.
Dlaczego światłowód przy wysokim napięciu i zakłóceniach?
Pasywny tor optyczny nie tworzy elektrycznego połączenia sygnałowego z punktem pomiaru i wykazuje wysoką odporność na zakłócenia elektromagnetyczne. Odczyt dotyczy miejsca końcówki i można go porównywać z temperaturą obliczoną. Małe sondy ułatwiają montaż w ciasnych przestrzeniach. Odstępy izolacyjne, trasę włókna i położenie przyrządu nadal trzeba zaprojektować dla konkretnej instalacji.
Gdzie stosuje się termometr światłowodowy?
Uzwojenia transformatorów mocy
Sondy umieszcza się w miejscach wybranych na podstawie projektu cieplnego. Montaż odbywa się zwykle podczas produkcji lub remontu zapewniającego dostęp do uzwojenia. Zależnie od przestrzeni i ochrony mechanicznej stosuje się sondy poliimidowe, opancerzone lub przeznaczone do transformatorów olejowych. Przepusty i kołnierze prowadzą włókna do przyrządu poza kadzią.
W wielu transformatorach wskazanie temperatury uzwojenia wyznacza się z temperatury górnej warstwy oleju i prądu obciążenia. Bezpośrednie sondy uzupełniają ten obraz. Opisany przykład dotyczy transformatora olejowego 110 kV; pozycje sond zależą od jego projektu cieplnego.
Transformatory suche i dławiki
Sondy w wybranych punktach uzwojeń zapewniają niezależne odczyty bez metalowych przewodów sygnałowych przy cewkach. System wielokanałowy łączy pomiary, alarmy i przewidziane wyjścia komunikacyjne.
Rozdzielnice i szyny zbiorcze
Połączenia śrubowe szyn, styki i zakończenia kablowe mogą nagrzewać się miejscowo. Sonda dobrana do połączenia utrzymuje końcówkę w wybranym punkcie. Liczba kanałów i długość włókien wynikają z listy punktów i trasy do przyrządu.
Dla połączeń śrubowych opisano wykonanie z miedzianym pierścieniem i włóknem 1–15 m. Przyrząd dziewięciokanałowy można dobrać, gdy w projekcie zatwierdzono dziewięć punktów.
Generatory i silniki
W stojanie istotne są temperatury w wybranych żłobkach lub miejscach uzwojenia. Każda sonda podaje niezależny wynik. Wskazana sonda silnikowa ma, zależnie od wykonania, końcówkę kwarcową 2,5 lub 3 mm i konfigurowalny zakres do +260 °C.
Rezonans magnetyczny
Sonda optyczna może mierzyć w wybranym miejscu środowiska magnetycznego, a przyrząd pozostaje poza przewidzianą strefą pola. Dla sondy MRI i RF podano 20–50 °C, ±0,3 °C, końcówkę 1,5 mm i włókno 5 m. Przydatność wykonania trzeba potwierdzić dla danego zastosowania.
Urządzenia mikrofalowe i RF
Materiał i położenie sondy, trasę światłowodu oraz warunki procesu należy rozpatrywać razem. Odczyt dotyczy punktu kontaktu; sonda nie wyszukuje automatycznie najgorętszego miejsca.
Próby wysokonapięciowe
Pasywną sondę umieszcza się w określonym punkcie, a przyrząd w odpowiednim miejscu. Napięcie, odstępy izolacyjne, ochronę włókna i montaż ustala się dla każdego stanowiska.
Rozwiązania do monitorowania temperatury
Bezpośredni pomiar uzwojeń
Pozycje wybiera się na podstawie projektu cieplnego transformatora. Każdy kanał mierzy własny punkt i nie wskazuje samodzielnie maksimum absolutnego. Wyniki można porównywać z temperaturą oleju, obciążeniem i obliczeniami cieplnymi.
Monitorowanie wielopunktowe
Jedna sonda zajmuje jeden kanał. Dziewięć punktów można obsłużyć przyrządem dziewięciokanałowym; dla stanowisk i większych instalacji istnieją konfiguracje 32- i 64-kanałowe. Rezerwę dobiera się do planowanej rozbudowy.
Pomiar z izolacją elektryczną
Dobór zależy od napięcia, źródeł zakłóceń lub RF, przestrzeni i trasy do przyrządu. Dokładność i zakres wynikają z wybranej kombinacji sondy i urządzenia.
Integracja PLC i SCADA
Przyrząd udostępnia temperatury i alarmy. Integracja wymaga ustalenia rejestrów RS485 / Modbus, opcjonalnych wyjść analogowych, progów, nazw sygnałów i przypisania kanałów. Oprogramowanie może dodać zapis i analizę trendów.
Rozwiązania OEM
Producenci urządzeń mogą dopasować budowę sondy, włókno, złącze i moduł odczytowy do własnej konstrukcji. Kanały, interfejsy i obudowę uzgadnia się przed zamówieniem.
Moduły OEM IF-G są dostępne w wersjach jedno-, trzy- i czterokanałowych. Dla czterokanałowego IF-G4 podano zasilanie 5 V DC i aktualizację co 300 ms. Średnicę sondy, osłonę, długość włókna, złącza i dokumentację można uzgodnić dla integracji seryjnej.
Jak dobrać sondy i przyrządy?
Światłowodowe sondy temperatury
| Sonda | Punkt pomiaru | Zakres | Dane |
|---|---|---|---|
| Standardowa sonda fluorescencyjna | Punkt ogólny | −40 ~ +260 °C | 2–3 mm; 0–20 m; ST |
| Sonda do szyn i połączeń śrubowych | Szyny i połączenia śrubowe | −40 ~ +260 °C | Pierścień miedziany; 1–15 m |
| Poliimidowa sonda uzwojeniowa | Uzwojenie transformatora | −40 ~ +260 °C | Końcówka 2,5 mm |
| Sonda do transformatora olejowego | Uzwojenie w oleju | −40 ~ +260 °C | ±1 °C; 100 kV; 3 m poliimid / PTFE |
| Sonda uzwojenia silnika | Uzwojenie stojana | −40 ~ +260 °C | Końcówka kwarcowa; 2,5 lub 3 mm |
| Sonda MRI i RF | MRI, RF i pola magnetyczne | 20–50 °C | ±0,3 °C; 1,5 mm; 5 m |
Sonda, złącze i przyrząd muszą być zgodne. Wersje z rurką ochronną mogą mieć inne przyłącza niż sonda standardowa.
Przyrządy wielokanałowe
Rodzina IF-C jest oferowana w konfiguracjach od 1 do 64 kanałów. Zależnie od wersji dostępne są RS485 / Modbus, przekaźniki alarmowe i opcjonalne wyjścia analogowe. Przyrząd dziewięciokanałowy odpowiada planowi dziewięciu punktów; moduł OEM IF-G4 ma cztery kanały.
| Przyrząd | Kanały | Dane |
|---|---|---|
| Wielokanałowy przetwornik IF-C | 1–64 | Konfigurowalny; −40 do +260 °C; ±1 °C; 0,1 °C; 2 × RS485 / Modbus; opcjonalnie 4–20 lub 0–20 mA; 2 przekaźniki (5 A / 250 VAC); 220 V AC/DC |
| Dziewięciokanałowy przyrząd IF-C | 9 | RS485 / Modbus; opcjonalnie 4–20 mA |
| Przyrząd z wyświetlaczem / LCD | Zależnie od konfiguracji | Lokalny odczyt temperatur i alarmów |
| Moduł OEM IF-G4 | 4 | 5 V DC; RS485 |
Kompletne systemy
Wspólny dobór sond, włókien, przyrządu i wyjść ułatwia sprawdzenie zgodności. Dostępne są konfiguracje dla transformatorów, rozdzielnic, generatorów, stanowisk testowych i urządzeń półprzewodnikowych.
Sonda w rurce ochronnej wykorzystuje złącze FC/APC, a dla sondy standardowej podano ST. Sonda, złącze i przyrząd muszą być zgodne. Wartości dotyczą określonych wykonań i wymagają potwierdzenia przed zamówieniem.
Jak wybrać system pomiarowy?
Zakres temperatury
Ustal temperaturę minimalną, normalną i maksymalną w punkcie, także przy krótkich przekroczeniach. Potwierdź granice w specyfikacji sondy; wersja MRI i RF ma odrębny zakres.
Punkty i kanały
Policz punkty pomiarowe: każdy wymaga sondy i kanału. Rezerwę określa się po uzgodnieniu planu punktów.
Budowa sondy
Miejsce montażu i ochrona mechaniczna decydują o wykonaniu: poliimid w ograniczonej przestrzeni uzwojenia, pancerz lub rurka ochronna przy większym ryzyku oraz sondy kontaktowe do połączeń śrubowych.
Długość światłowodu
Zmierz rzeczywistą trasę do przyrządu z przepustami i zapasem montażowym. Przy przedłużaczach sprawdź złącza i zapas sygnału optycznego.
Wyświetlacz i interfejsy
Ustal, czy odczyt będzie na panelu, w systemie sterowania czy w obu miejscach. Rejestry, alarmy, opcjonalne wyjścia analogowe, zasilanie i oprogramowanie uzgodnij z zespołem automatyki.
Jak ocenić producenta?
Dostawca powinien przeanalizować punkty pomiarowe, rysunki, zakres, trasę włókna, kanały i interfejsy przed określeniem konfiguracji. W projektach OEM liczą się także dokumentacja, powtarzalność produkcji i wsparcie techniczne. Certyfikaty i protokoły należy potwierdzić dla konkretnego wykonania.
INNO działa w dziedzinie światłowodowego pomiaru punktowego od 2011 r. Na stronie firmy przedstawiono dokumenty ISO 9001, ISO 14001, ISO 27001 i ISO 45001 oraz CE EMC, CE LVD i RoHS. Zakres dokumentów dla konkretnego wykonania należy potwierdzić projektowo.
Omów zastosowanie z INNO
Aby skontaktować się z zespołem INNO, rysunek urządzenia, lista punktów, zakres temperatury, trasa włókna i wymagane interfejsy pozwalają ocenić odpowiednią sondę i przyrząd.