- Волоконно-оптический термометр измеряет температуру на кончике пассивного зонда; электрический сигнальный провод к точке измерения не требуется.
- Во флуоресцентном датчике INNO свет возбуждает материал на кончике зонда, а прибор определяет температуру по времени затухания ответного свечения.
- Система включает зонды, оптические волокна или удлинители, измерительный прибор и, в зависимости от исполнения, дисплей, интерфейс RS485 и программное обеспечение.
- Типичные применения — обмотки трансформаторов и реакторов, соединения распределительных устройств, статоры, оборудование МРТ, СВЧ-установки и высоковольтные испытания.
- В зависимости от конструкции зонда указанный диапазон может достигать от −40 до +260 °C; приборы выпускаются в конфигурациях от 1 до 64 каналов.
Что такое волоконно-оптический термометр?
Сигнал передаётся по оптическому волокну. Чувствительный материал находится на кончике зонда в выбранной точке, а прибор направляет к нему свет и обрабатывает возвращённый сигнал. Такая схема позволяет измерять температуру без электрического сигнального провода непосредственно у обмотки под напряжением, электрического соединения или объекта в МРТ.
Каждый зонд измеряет одну заданную физическую точку. Для десяти точек нужны десять зондов и не менее десяти каналов. Зонд включает чувствительный наконечник и волокно; прибор обрабатывает сигнал и выдаёт результаты.
Как работает флуоресцентный датчик температуры?
Прибор посылает возбуждающий свет по волокну. Флуоресцентный материал на наконечнике поглощает свет и возвращает сигнал, время затухания которого зависит от температуры. Прибор измеряет это время и вычисляет показание.
Измерение основано на времени, а не только на яркости свечения. Изгибы и разъёмы могут ослабить возвращённый свет; для надёжной работы прибору нужен достаточный уровень сигнала.
Из чего состоит система измерения?
- Зонды с флуоресцентным наконечником, волокном, защитой и совместимым разъёмом.
- Оптические удлинители, если длины волокна зонда недостаточно для трассы.
- Одно- или многоканальный прибор для обработки сигналов и выдачи доступных выходов.
- Местный дисплей и при необходимости программа для просмотра трендов и записи.
- OEM-модули для интеграции измерения в оборудование производителя.
Зонды подключаются к прибору. ПЛК или SCADA получает данные через интерфейсы прибора, а не непосредственно от волокна.
Зачем применять оптические датчики при высоком напряжении и помехах?
Пассивная оптическая линия не создаёт электрического сигнального соединения с точкой измерения и обладает высокой устойчивостью к электромагнитным помехам. Показание относится к месту установки наконечника и может сравниваться с расчётной температурой. Компактная конструкция удобна при ограниченном пространстве. При этом изоляционные расстояния, трассу волокна и расположение прибора необходимо проектировать для конкретной установки.
Где применяется волоконно-оптический термометр?
Обмотки силовых трансформаторов
Зонды устанавливают в позиции, выбранные по тепловому расчёту, и получают прямые показания этих точек. Обычно монтаж выполняют при изготовлении или ремонте с доступом к обмоткам. В зависимости от пространства и механической защиты применяют полиимидные, бронированные или предназначенные для масляных трансформаторов зонды. Волокна выводятся через проходные элементы и фланцы к прибору вне бака.
Во многих трансформаторах показание температуры обмотки рассчитывается по температуре верхних слоёв масла и току нагрузки. Зонды прямого измерения дополняют эту индикацию. Один из описанных проектов относится к масляному трансформатору 110 kV; позиции зондов зависят от его теплового расчёта.
Сухие трансформаторы и реакторы
Зонды в выбранных местах обмоток обеспечивают независимые измерения без металлических сигнальных проводов на катушках. Многоканальная система объединяет измерения, сигналы тревоги и предусмотренные выходы связи.
Распределительные устройства и шины
Болтовые соединения шин, контакты и кабельные наконечники могут локально нагреваться. Зонд подходящей конструкции устанавливает наконечник в выбранной точке соединения. Количество каналов и длина волокон определяются перечнем точек и трассой до прибора.
Для болтовых соединений в описании изделия указана конструкция с медным кольцом и волокном длиной от 1 до 15 м. Девятиканальный прибор можно выбрать, если в проекте утверждены девять точек.
Генераторы и электродвигатели
В статоре важны температуры в выбранных пазах или точках обмотки. Каждый зонд даёт отдельное показание. Указанный зонд для обмотки двигателя в зависимости от исполнения имеет кварцевый наконечник 2,5 или 3 мм и настраиваемый диапазон до +260 °C.
Магнитно-резонансная томография
Оптический зонд может измерять температуру в выбранной точке магнитной среды, а измерительный прибор размещается вне предусмотренной зоны поля. Для зонда МРТ и RF указаны 20–50 °C, ±0,3 °C, наконечник 1,5 мм и волокно 5 м. Применимость исполнения необходимо подтвердить для конкретной задачи.
СВЧ- и RF-оборудование
Материал и положение зонда, трасса волокна и условия процесса рассматриваются совместно. Измеряется температура точки контакта; зонд самостоятельно не ищет самое горячее место.
Высоковольтные испытания
Пассивный зонд устанавливают в заданной точке, а прибор — в подходящем месте. Уровень напряжения, изоляционные расстояния, защиту волокна и монтаж определяют для каждого испытательного стенда.
Решения для контроля температуры
Прямое измерение в обмотках
Позиции выбирают по тепловому расчёту трансформатора. Каждый канал измеряет своё место и не определяет абсолютный максимум автоматически. Показания можно сравнивать с температурой масла, нагрузкой и тепловыми расчётами.
Многоточечный контроль
Один зонд занимает один канал. Девять точек можно контролировать девятиканальным прибором; для стендов и крупных установок существуют конфигурации на 32 и 64 канала. Резерв выбирают с учётом планируемого расширения.
Измерение с электрической изоляцией
При выборе учитывают напряжение, источники помех или RF, свободное пространство и трассу до прибора. Точность и диапазон определяются выбранной комбинацией зонда и прибора.
Интеграция с ПЛК и SCADA
Прибор выдаёт температуры и аварийные сигналы. Для интеграции согласуют регистры RS485 / Modbus, дополнительные аналоговые выходы, пороги, имена сигналов и назначение каналов. Программа может добавлять запись и просмотр трендов.
OEM-решения
Производители оборудования могут согласовать конструкцию зонда, волокно, разъём и модуль считывания под свою установку. Каналы, интерфейсы и корпус подтверждаются до заказа.
OEM-модули IF-G выпускаются в одно-, трёх- и четырёхканальном исполнении. Для четырёхканального IF-G4 указаны питание 5 V DC и обновление каждые 300 ms. Диаметр зонда, оболочку, длину волокна, разъёмы и документацию можно согласовать для интеграции.
Какие зонды и приборы выбрать?
Волоконно-оптические зонды
| Зонд | Точка измерения | Диапазон | Характеристики |
|---|---|---|---|
| Стандартный флуоресцентный зонд | Общая точка | −40 ~ +260 °C | 2–3 мм; 0–20 м; ST |
| Зонд для шин и болтовых соединений | Шины и болтовые соединения | −40 ~ +260 °C | Медное кольцо; 1–15 м |
| Полиимидный зонд для обмотки | Обмотка трансформатора | −40 ~ +260 °C | Наконечник 2,5 мм |
| Зонд для масляного трансформатора | Обмотка в масле | −40 ~ +260 °C | ±1 °C; 100 кВ; 3 м полиимид / PTFE |
| Зонд обмотки двигателя | Обмотка статора | −40 ~ +260 °C | Кварцевый наконечник; 2,5 или 3 мм |
| Зонд МРТ и RF | МРТ, RF и магнитные поля | 20–50 °C | ±0,3 °C; 1,5 мм; 5 м |
Зонд, разъём и прибор должны быть совместимы. Исполнения с защитной трубкой могут иметь соединения, отличающиеся от стандартного зонда.
Многоканальные приборы
Семейство IF-C предлагается в конфигурациях от 1 до 64 каналов. В зависимости от версии доступны RS485 / Modbus, реле сигнализации и дополнительные аналоговые выходы. Девятиканальный прибор подходит для плана из девяти точек; OEM-модуль IF-G4 имеет четыре канала.
| Прибор | Каналы | Характеристики |
|---|---|---|
| Многоканальный преобразователь IF-C | 1–64 | Настраиваемый; −40 до +260 °C; ±1 °C; 0,1 °C; 2 × RS485 / Modbus; опционально 4–20 или 0–20 мА; 2 реле (5 A / 250 VAC); 220 V AC/DC |
| Девятиканальный прибор IF-C | 9 | RS485 / Modbus; опционально 4–20 мА |
| Прибор с дисплеем / ЖК-дисплей | По конфигурации | Местная индикация температуры и аварий |
| OEM-модуль IF-G4 | 4 | 5 V DC; RS485 |
Комплектные системы
Совместный выбор зондов, волокон, прибора и выходов упрощает проверку совместимости. Предусмотрены конфигурации для трансформаторов, распределительных устройств, генераторов, стендов и полупроводникового оборудования.
Зонд обмотки с защитной трубкой использует разъём FC/APC, для стандартного зонда указан ST. Поэтому зонд, разъём и прибор должны быть совместимы. Значения относятся к определённым исполнениям и подтверждаются перед заказом.
Как выбрать измерительную систему?
Температурный диапазон
Зафиксируйте минимальную, обычную и максимальную температуру в точке, включая кратковременные пики. Подтвердите предел по спецификации выбранного зонда; у исполнения для МРТ и RF диапазон отдельный.
Точки и каналы
Подсчитайте точки измерения: каждой нужны зонд и канал. Резерв определяют после согласования плана точек.
Конструкция зонда
Место установки и механическая защита определяют исполнение: полиимид для ограниченного пространства обмотки, броня или трубка при необходимости защиты, контактные зонды для болтовых соединений.
Длина волокна
Измерьте фактическую трассу до прибора с учётом проходных элементов и монтажного запаса. При использовании удлинителей проверьте разъёмы и запас оптического сигнала.
Дисплей и интерфейсы
Определите, где нужны показания: на панели, в системе управления или в обоих местах. Регистры, сигнализацию, дополнительные аналоговые выходы, питание и программу согласуют со специалистами по автоматизации.
На что обратить внимание при выборе производителя?
Поставщик должен рассмотреть точки измерения, чертежи, диапазон, трассу волокна, каналы и интерфейсы до определения конфигурации. Для OEM-проектов также важны документация, повторяемость изготовления и техническая поддержка. Применимые сертификаты и протоколы подтверждаются для конкретного исполнения.
INNO работает в области точечного оптоволоконного измерения с 2011 года. На странице компании представлены документы ISO 9001, ISO 14001, ISO 27001 и ISO 45001, а также CE EMC, CE LVD и RoHS. Применимость документов к конкретному исполнению подтверждается для проекта.
Обсудите задачу с INNO
Для обращения к специалистам INNO чертёж оборудования, перечень точек, температурный диапазон, трасса волокна и требуемые интерфейсы позволяют оценить подходящий зонд и измерительный прибор.