Tekst: Rita Refvik, Endress+Hauser AS
Illustrasjoner: Endress+Hauser/iStockphoto
Thermo Couples, i Norge kjent som termoelementer, er den andre standardmetoden for temperaturmåling i prosessindustrien.
Mens Pt100 er avhengig av en tilførselsspenning, produserer termoelementet egen spenning!
Seebeck-effekten
Å måle temperatur med et termoelement baserer seg på prinsippet om Seebeck-effekten: Når to ledere i forskjellige metaller kobles sammen, og hver ende utsettes for forskjellig temperatur, oppstår det en spenning. Spenningsforskjellen mellom det kalde (på transmitteren), og det varme (målepunktet) loddepunktet måles.
Metallkombinasjonene er standardiserte i henhold til DIN EN 60584, og spenningsøkningen i mV er tilnærmet proporsjonal med temperaturøkningen. Nøyaktigheten er standardisert i to klasser.
Termoelementene kan være jordet, ujordet eller eksponert. Et eksponert element gir rask responstid, men er samtidig sårbart for aggressive gasser. Et jordet element er sveiset til beskyttelseskappen og dermed litt mer robust. Dette gir en rask responstid, og brukes der det ikke er fare for spenningsforstyrrelser fra andre termoelementer eller annet elektrisk utstyr.
Ved bruk av en hodemontert transmitter vil det normalt ikke være noe problem (de fleste av disse har galvanisk skille). Et ujordet termoelement ligger inne i kappen. Den litt tregere responstiden vil ikke ha betydning dersom den benyttes sammen med en beskyttelseslomme. Termoelementer er godt egnet i prosesser med store vibrasjoner.
Vital kompensasjon
Temperaturtransmittere inneholder algoritmer som automatisk kompenserer for temperaturen på det kalde loddepunktet (avvik fra ºC). Det er også viktig å bruke en egnet kompensasjonskabel mellom termineringshodet og transmitteren, dersom transmitteren er separat montert. Det vil ellers oppstå nok et målepunkt i koblingspunktene, og feilmålingen blir stor.
Husk også at det er viktig å følge polariteten på kompensasjonskabelen, da lederne her har forskjellige termiske egenskaper, tilpasset metallene i termoelementet.
Pt100 vs. TC
Pt100-elementene har tradisjonelt ikke vært så raske og robuste, men produsentene har forsket mye for å forbedre teknologien. Elementene er blitt både raskere og mer motstandsdyktige mot vibrasjoner. Sakte, men sikkert, vinner de terreng.
Nå brukes de også på områder som tidligere var dekket med termoelementer. Deres nøyaktighet og langtidsstabilitet gjør dem bedre egnet enn termoelementer i de fleste applikasjoner under 500–600 ºC.
Dersom responstid under sekundet er viktig, og et par graders nøyaktighet er bra nok, brukes fortsatt termoelementet. Det samme gjelder ved temperaturer over 500–600 grader. Da vil platinaet i Pt100-elementet, lett forurenses av metallet i beskyttelseskappen med unøyaktige målinger som resultat.
Og sist, men neppe minst: Termoelementene er riktig motstandsdyktige mot vibrasjoner. Men det er viktig å huske at uten beskyttelseslomme kan de fort forurenses og drifte mye etter kun kort tid.
Finn din type
De vanligste termoelementene er type J, E, K, N, R, S og B:
- Type J anbefales opp til 750 grader C. Den kan brukes uten beskyttelseslomme der gassen er oksygenfri, eventuelt kan en velge en større diameter på kabelen.
- Type E produserer en høy utgangsspenning (68µV/ grad C) som gjør den vel egnet til cryogenisk (lavtemperatur) bruk.
- Type K tåler godt oksiderende gasser, men bør ha beskyttelseslomme i reduserende atmosfære. Den er pålitelig og nøyaktig, og brukes opp til 1100 grader C.
- Type N kan brukes i samme temperaturområder som type K.
- Type R og S brukes opp til 1450 grader C, mens type B kan tåle opp til 1700 grader C. Disse termoelementene blir lett forurenset og må brukes sammen med en gasstett lomme i flere lag.
