産業用ワイヤレス温度センサー:プロセスエンジニア向け選択ガイド

実行中のプロセスユニットに温度監視ポイントを 1 つ追加することを想像してください。新しいケーブルを引き、新しい電線管にパッチを当て、新しい接続箱を接続し、おそらく回線の一部を停止する必要があります。そのため、多くのプラント エンジニアは現在、古い有線ルートではなく無線温度センサーを第一の選択肢として検討しています。

ワイヤレス温度センサーが産業環境で重要な理由

ワイヤレス温度測定の実際的な例は、設置コストの削減、配置の柔軟性の向上、予知保全をサポートするプロセス データへの即時アクセスという 3 つの測定可能な利点に帰着します。

製油所や化学プラントでは、単一の有線温度ポイントにケーブル、トレイ、導管、人件費がかかり、数百ドルかかる場合があります。ポイントがマーシャリング キャビネットから遠く離れた場所にある場合、コストは倍増します。ワイヤレスセンサーはそのほとんどを排除します。センサーはマウントされ、起動され、新しい銅線を実行することなく既存のワイヤレス ゲートウェイに接続されます。

柔軟性も同様に重要です。ロータリーキルン、移動ベルト、試験台などでは測定点が変わる場合があります。ワイヤレスプローブは数分で位置を変更できます。また、ワイヤレス データは分散制御システムまたは Web ベースの監視プラットフォームに流入できるため、オペレーターは制御室とモバイル デバイスで同じ温度測定値を確認できます。

無線ポイントからのデータにより、状態監視も容易になります。プロセス エンジニアは、温度傾向をポンプの振動データ、モーター電流、または製品の品​​質結果と比較できます。温度のゆっくりとしたドリフトは、熱交換器内の汚れ、断熱材の劣化、またはベアリングの故障の始まりを示している可能性があります。この傾向は手動の温度チェックでは捉えるのが困難ですが、接続されたセンサーがまさに自動的に捉えるものです。

ワイヤレス温度センサーを選択するための主要な性能基準

適切な産業用ワイヤレス温度センサーの選択は、無線ではなく感知要素から始まります。プローブのタイプ、材質、精度クラスによって、ユニットがプロセスに確実に対応できるかどうかが決まります。

1200 °C の炉では、セラミック保護管を備えたステンレス鋼 K タイプ熱電対プローブが機能します。 1800 °C の窯では、白金ロジウム熱電対の方が優れています。食品機械の場合は、密閉された衛生的な接続を備えたステンレス鋼 PT100 プローブが必要です。各アプリケーションには独自の温度範囲、応答時間、腐食環境があります。

PT100 測温抵抗体の精度は通常、クラス A またはクラス B として表されます。クラス A は 0 °C で約 ±0.15 °C、クラス B は約 ±0.30 °C です。熱電対の許容クラスは IEC 60584 に従い、熱電対のタイプによって異なります。

ワイヤレス側には独自の選択要素があります。 WirelessHART や ISA100.11a などの産業用プロトコルは、プロセス プラントに堅牢なメッシュ ネットワーキングを提供します。長距離 LoRa と NB-IoT は、遠隔貯蔵タンクや屋外機器に適しています。バッテリー寿命ももう 1 つの鍵です。1 分に 1 回サンプリングするセンサーは何年も動作しますが、数秒ごとにサンプリングするセンサーには、より大きなバッテリーまたはデューティ サイクル電源設計が必要です。

サンプリング レートとバッテリー寿命の関係は誤解されることがよくあります。 1 分に 1 回報告するセンサーは、標準的なバッテリーで 6 年間動作します。同じセンサーが 10 秒ごとに報告すると、18 か月でバッテリーが消耗する可能性があります。ほとんどのプロセス監視では、遅い更新速度でも完全に適切です。高速応答が必要な制御ループの場合は、有線測定を維持し、ワイヤレス ポイントをモニタリング入力として使用します。

ステンレススチール製ネジマウントと PT100K プローブを備えたコンパクトな工業用温度センサー この工業グレードの温度センサーは、ステンレス鋼のネジマウントと PT100K プローブを備えており、恒久的な設置が必要なプロセス監視において信頼性の高い測定を行えるように設計されています。安定した有線測定ポイントを提供することで、無線システムを補完します。 製品を見る→

ワイヤレス温度モニタリングと既存の計測器の統合

ワイヤレス温度センサーは、既存の制御アーキテクチャを置き換える必要はありません。これらは通常、プロセス変数の新しいソースとしてそれに適合します。

温度トランスミッターはセンサーからの信号を調整します。ワイヤレス実装では、同じ送信機機能がワイヤレス ヘッドまたは別個のエンクロージャに組み込まれます。トランスミッタの出力は、制御システムに合わせてワイヤレス データを 4 ～ 20 mA、HART、Modbus、またはイーサネットに変換するゲートウェイに直接接続できます。

すでに有線温度トランスミッターを使用しているプラ​​ントの場合、ワイヤレスへの移行には、多くの場合、同じプロセス位置に 2 番目の測定ポイント (1 つは有線、もう 1 つは無線) を設置する必要があります。ワイヤレス読み取りは、クロスチェックとして、または重要なループの冗長入力として機能します。新規設置の場合、ワイヤレス トランスミッターは、完全に新しいケーブル トレイを購入することなく、一次信号を供給できます。

温度コントローラーも役割を果たします。制御システムが無線ゲートウェイをサポートしている場合、無線温度入力は PID コントローラーのフィードバック信号として使用できます。実際には、多くのプラントでは無線センサーを監視入力として使用し、メイン制御ループを有線のままにしています。このハイブリッド アプローチは、追加データに対する低い設置コストと重要なループに対する高い信頼性という両方の長所をもたらします。

完全に絶縁された統合型温度トランスミッター この統合トランスミッタは、さまざまな RTD および熱電対からの入力を受け入れ、制御システムへの統合に適した絶縁アナログ出力を提供します。これにより、有線ループの信頼性を維持しながら、無線センサー信号を監視入力として使用できるようになります。 製品を見る→

業界での応用と実際的な考慮事項

石油化学プラントでは、貯蔵タンク、移送ライン、フレア システムに無線温度ポイントが一般的です。作業員はユニットをシャットダウンせずに一時的なセンサーを追加できるため、一時的なプロセスの研究にも役立ちます。会社がどのようにサポートしているかを見る 石油化学産業の計装 詳細については。

食品機械部門では、プローブは衛生基準に従う必要があります。ハンドヘルドニードルプローブまたは衛生キャップ付きの密閉型 PT100 プローブがその義務に適合します。センサー本体は洗浄が容易で、洗浄水に耐性がある必要があります。会社について詳しく知ることができます 食品機械用温度センサー .

化学プラントや日常の化学プラントは、腐食性雰囲気にさらされることがよくあります。 PTFE コーティングまたはセラミック保護チューブを備えた 316 ステンレス鋼プローブにより、耐用年数が延長されます。機器の保護等級は少なくとも IP65 である必要があり、センサーを分類された危険区域に取り付ける場合は防爆ハウジングが必要です。

調達チームとエンジニアリングチームのための調達のヒント

産業用ワイヤレス温度センサーに関するお問い合わせの際は、必ず次の情報を含めてください。

• 温度範囲と予想される通常のプロセス温度
• センサー素子に必要な精度クラス
• プロセス接続の種類、プローブの長さ、およびシースの材質
• 環境: 湿気、振動、腐食、または高い周囲温度の存在
• 既存の自動化システムと無線信号に必要なプロトコル
• ATEX、IECEx、CE、または現地の防爆承認などの認証要件

カスタムプローブ設計を提供できるメーカーと協力すると、選択サイクルが短縮されます。工場直接のサプライヤーにより、材料の品質と公差がより明確に把握できます。また、ワイヤレス送信元、バッテリー交換、デバイスがゲートウェイにどのように接続されているかについても尋ねてください。

ワイヤレス温度モニタリングは、もはやニッチな概念ではありません。これは、測定ポイントを追加し、設置の労力を削減し、プラント データにアクセスしやすくする簡単な方法です。重要な決定は、無線を使用するかどうかではなく、プロセスに適切なプローブ、適切な送信機、および適切な無線リンクをどのように選択するかです。