Die Prozessindustrie stellt hohe Anforderungen an die einzusetzende Messtechnik und damit auch an die Thermometer. Das betrifft die Langzeitstabilität der Temperaturerfassung ebenso wie die Widerstandsfähigkeit der Konstruktion. Wie alle übrigen Messgeräte, werden Thermometer in der Regel einmal pro Jahr kalibriert. Angesichts der unzähligen Temperaturmessstellen in einer Anlage ein immenser Aufwand. Aus diesem Grund hat sich jetzt ein Chemieunternehmen dafür entschieden, die Temperatur bei sicherheitsrelevanten Schaltungen von dem neuen Widerstandsthermometer mit Drifterkennung (True Drift Detection) von Wika überwachen zu lassen. Das Unternehmen verspricht sich von dieser Lösung, die seit November 2023 auf dem Markt ist, eine Verlängerung des Kalibrierintervalls auf drei oder gar fünf Jahre und damit eine entsprechende Reduzierung von Kosten und Stillstandszeiten. Der Lebenszyklus der Thermometer wird im Optimalfall vollständig ausgeschöpft. Sie müssen nur bei tatsächlichem Bedarf ausgetauscht werden, was die Nachhaltigkeit der Anlage verbessert.
Mehr Prozesssicherheit
Parallel dazu erhöht die Überwachungsfunktion auch die Prozesssicherheit, da ein Drift des Sensors unmittelbar mitgeteilt und nicht erst beim nächsten Kalibrierintervall bemerkt wird. Eine solche anhaltende Abweichung kann mehrere Ursachen haben: Bei hohen Temperaturen können Fremdatome auf die Platinschicht des Sensors einwirken und diesen vergiften. Anhaltend heftige Temperaturbelastungen und -schwankungen verfälschen im schlimmsten Fall die Messung ebenso dauerhaft wie Feuchtigkeit, die in ein Thermometer eindringt und den Isolationswiderstand verringert.
Thermometer für alle Sparten der Prozessindustrie
Das kontinuierliche und umfassende Condition Monitoring des Thermometers, das die True Drift Detection (TDD) ermöglicht, macht das jeweilige Verfahren zugleich wirtschaftlicher und sicherer. Das System basiert auf der Kombination von einem Widerstandssensor mit integriertem Referenzelement und dem neuen Digital-Temperaturtransmitter Typ T38 mit Auswertefunktion. Bei der Verarbeitung des Sensorsignals erkennt der Transmitter jede Abweichung zwischen Mess- und Referenzelement sofort und übermittelt sie unmittelbar per HART-Protokoll. Zusätzlich kann die Signalisierung auch direkt auf der Stromschleife erfolgen. Die Überwachung erstreckt sich über den gesamten Messbereich der TDD, die zwischen -50 und +500°C eingesetzt werden kann. Das Thermometer ist damit für alle Sparten der Prozessindustrie ausgelegt und flexibel nutzbar.
Verfälschungssicher und belastbar
Der Aufbau des Fühlers basiert auf der bewährten Temperaturmessung mit einem Platin-Widerstand gemäß IEC60751. Das Referenzelement ist parallel zum Pt-Widerstand in der Fühlerspitze verbaut, womit ein bestmögliches Mess- bzw. Überwachungsergebnis erreichbar ist. Die Widerstandskennlinie des Sensors entspricht der Norm, das Gerät weist stets den aktuellen Messwert aus. Das Konzept der TDD-Technik schließt eine Mittelwertbildung oder eine Verfälschung des Messwerts durch das Referenzelement und seines Signals aus.
Darüber hinaus wird unter Verwendung einer eigens für die Drifterkennung entwickelten mineralisolierten Mantelleitung eine hohe Belastbarkeit des Thermometers gewährleistet. Die Leitung besteht aus einem Metallmantel und keramikisolierten Innenleitern. Bei der Keramik handelt es sich um ein nahezu reines Metalloxidpulver, das die Innenleiter sowohl untereinander als auch gegenüber der Ummantelung isoliert.
Intelligenter Algorithmus prüft Grenzwert
Vor dem Zusammenbau mit dem Transmitter T38 in Kopf- oder Schienenversion wird der Fühler über fünf Messpunkte kalibriert, Sensor und Referenz werden dabei parallel gemessen. Aus der Prüfung ergibt sich ein Polynom mit fünf Koeffizienten, die in den Transmitter programmiert werden. Bei der Driftüberwachung prüft er durch einen intelligenten Algorithmus, ob der Betrag der mittels Ausgleichspolynom korrigierten Differenz der Messwerte von Sensor und Referenz den anwendungsspezifischen Grenzwert überschreitet. Dieser beträgt werksseitig standardmäßig 1K und lässt sich im Bereich 0,1 bis 10K parametrieren.
Zwei Komponenten als eine Einheit
Somit erhält der Anwender ein auf seine Applikation zugeschnittenes Temperaturmesssystem, das sofort betriebsbereit ist und unkompliziert in den Prozess integriert werden kann. Da die Geometrie des Fühlers im Vergleich zu üblichen Lösungen identisch ist, lässt sich ein Upgrade bestehender Messstellen ohne großen Aufwand bewerkstelligen. Lediglich Fühler oder Messeinsatz sowie der Transmitter müssen ausgetauscht werden, das vorhandene Schutzrohr kann im Prozess verbleiben. Dass es sich bei der neuen Lösung um einen Zusammenbau zweier Komponenten zu einer Einheit handelt, hat einen zusätzlichen, kostensparenden Vorteil: Im Fall eines Sensordefekts bleibt der Transmitter erhalten. Der Anwender braucht lediglich einen neuen Fühler zu installieren und dessen Koeffizienten via HART in die Auswerteinheit des T38 zu speichern.
Universalgerät bietet mehr Sicherheit
Der Transmitter selbst, als vielseitiges Gerät mit möglichst vielen Sensoranschlusskombinationen konzipiert, kommt den steigenden Sicherheitsanforderungen der Prozessindustrie ebenfalls entgegen. So ist z.B. eine Anschlusskonfiguration mit Redundanz möglich. Beide Bauformen verfügen über eine SIL-Zertifizierung und sind für explosionsgefährdete Anwendungen zugelassen, was die Einsatzflexibilität der TDD zusätzlich vergrößert. Bei der Kopfversion des T38 ermöglichen speziell designte Trapezklemmen mit großem Klemmbereich und der Zugang von außen einen fehlerfreien Anschluss von Fühler und Stromschleife.
