Guida completa al cablaggio di RTD a doppio elemento: connessioni, ridondanza e selezione

Apri la testa di giunzione di un sensore di temperatura industriale e trovi due serie di cavi invece di uno. Questo è il primo indizio che stai osservando un cablaggio RTD a doppio elemento. Un RTD a doppio elemento contiene due rilevatori di temperatura resistivi elettricamente indipendenti all'interno dello stesso alloggiamento o pozzetto termometrico e il modo in cui questi elementi sono collegati determina se si ottiene ridondanza, una lettura media o due segnali separati per il controllo e la protezione del processo.

La risposta breve alla maggior parte delle domande sul cablaggio di un RTD a doppio elemento è semplice: trattare ciascun elemento come un RTD separato. Ciascun elemento ha le proprie caratteristiche di resistenza rispetto alla temperatura e ciascun elemento può essere collegato al proprio trasmettitore, controller o sistema di sicurezza. Ciò che rende più interessante il cablaggio a doppio elemento è il modo in cui applichi tale indipendenza sul campo.

Questa guida copre i fondamenti del cablaggio dell'RTD a doppio elemento, connessioni a 2, 3 e 4 fili, configurazioni comuni, collegamento del trasmettitore, logica di ridondanza, pratiche di installazione, calibrazione e risoluzione dei problemi. Include anche consigli sulla selezione di progetti corazzati, assemblati e protetti contro le esplosioni, in modo da poter effettuare cablaggi in tutta sicurezza senza tirare a indovinare.

Che cos'è un RTD a doppio elemento?

Un RTD a doppio elemento è un rilevatore di temperatura a resistenza che contiene due elementi di rilevamento in platino separati nello stesso tubo protettivo, guaina o gruppo. Ogni elemento è tipicamente un resistore al platino a film sottile o a filo avvolto con una resistenza nominale di 100 ohm a 0 °C, comunemente chiamato Pt100. I due elementi sono isolati elettricamente tra loro e dalla guaina metallica, quindi possono essere utilizzati in modo completamente indipendente.

Ogni elemento ha il proprio set di cavi. Un RTD a doppio elemento presenta quindi due, tre o quattro conduttori per elemento, a seconda dello stile di connessione interna. I sensori Pt100 a doppio elemento più comuni hanno sei fili: tre fili per l'elemento uno e tre fili per l'elemento due. Sono disponibili versioni a otto fili con quattro fili per elemento per la strumentazione che richiede una reale precisione a quattro fili su entrambi gli elementi.

La costruzione meccanica può essere di tipo assemblato con testa terminale, di tipo con guaina con cavo flessibile a isolamento minerale o di tipo antideflagrante con custodia ignifuga. Gli elementi sensibili sono solitamente posizionati vicini tra loro in modo che entrambi rappresentino lo stesso punto di temperatura di processo. Questa vicinanza fisica è ciò che rende gli RTD a doppio elemento attraenti per misurazioni ridondanti e critiche per la sicurezza in un unico processo.

Elementi e materiali tipici

• Elementi a film sottile in platino con resistenza nominale di 100 ohm a 0 °C
• Elementi a filo avvolto per elevata stabilità alle vibrazioni o alle alte temperature
• Elementi in nichel o rame per applicazioni speciali, anche se Pt100 rimane dominante
• Incapsulamento in ceramica o vetro per isolare l'elemento e proteggerlo dall'umidità
• Polvere di allumina o ossido di magnesio di elevata purezza nelle versioni con guaina

Il design a doppio elemento non modifica la fisica fondamentale di un RTD. Entrambi gli elementi seguono ancora la stessa curva resistenza-temperatura, solitamente definita dallo standard IEC 60751 per il platino. Se un elemento si sposta, si guasta o necessita di calibrazione, l'altro elemento rimane disponibile per la misurazione, il che rappresenta il vantaggio pratico principale.

Perché scegliere un RTD a doppio elemento rispetto a un RTD a singolo elemento?

La decisione di installare un RTD a doppio elemento è solitamente guidata da ridondanza, limiti di spazio o dalla necessità di collegare lo stesso punto di temperatura a più sistemi di controllo e monitoraggio. Un RTD a singolo elemento fornisce un segnale di resistenza e un punto di guasto. Un RTD a doppio elemento fornisce due segnali indipendenti dalla stessa posizione del processo, il che rappresenta un vantaggio operativo significativo.

Esiste un malinteso comune secondo cui gli RTD a doppio elemento sono solo per settori ad alta sicurezza come la produzione di energia o petrolio e gas. In pratica, vengono utilizzati anche ogni volta che un ingegnere di processo desidera un indicatore di temperatura locale e un segnale DCS remoto dallo stesso punto, senza aggiungere un secondo pozzetto termometrico. Il piccolo prezzo aggiuntivo del sensore è spesso inferiore al costo di perforazione di un altro ugello in un serbatoio o in una tubazione.

È inoltre necessario considerare che un RTD a doppio elemento non può sostituire completamente due RTD installati separatamente se tali RTD devono essere posizionati in posizioni fisiche diverse. Se l'obiettivo è misurare lo stesso punto con due sensori, il doppio elemento è una scelta più semplice. Se l'obiettivo è confrontare la temperatura in due posizioni diverse, utilizzare due sensori separati a elemento singolo o doppio.

Nozioni di base sul cablaggio dell'RTD a doppio elemento: connessioni a 2 fili, 3 fili e 4 fili

Ciascun elemento all'interno di un RTD a doppio elemento può essere cablato allo stesso modo di un RTD singolo. Il metodo di cablaggio determina la precisione con cui il circuito di misurazione può compensare la resistenza del cavo. Per un sensore a doppio elemento, il numero di cavi raddoppia di conseguenza.

In una connessione a 2 fili, due fili si collegano all'elemento e la resistenza misurata include la resistenza dei cavi. Questo metodo è accettabile solo per cavi corti e requisiti di bassa precisione poiché la resistenza dei conduttori cambia con la temperatura ambiente e causa errori di misurazione. Un RTD a doppio elemento con due fili per elemento ha quattro fili esterni in totale.

In una connessione a 3 fili, tre fili sono collegati a un'estremità dell'elemento e un filo comune. Il circuito di misurazione misura la resistenza di un conduttore e la sottrae dal circuito totale. Questo è il compromesso industriale più comune perché fornisce una buona compensazione dei conduttori senza richiedere una coppia di corrente e tensione dedicata. Un Pt100 a doppio elemento con tre fili per elemento ha sei fili esterni.

In una connessione a 4 fili, due fili forniscono una corrente costante e due fili separati misurano la tensione ai capi dell'elemento. Ciò elimina completamente l'errore di resistenza del cavo, rendendolo il metodo più accurato. Un RTD a doppio elemento con quattro fili per elemento ha otto fili esterni, che è meno comune ma necessario per misurazioni ad alta precisione e applicazioni di laboratorio.

I colori fisici dei cavi variano a seconda del produttore, ma una convenzione comune prevede l'utilizzo di una coppia di colori per l'elemento uno e un'altra coppia di colori per l'elemento due. Prima di terminare, confermare sempre l'assegnazione dei cavi con la scheda tecnica del sensore. Se si mescolano gli elementi, è possibile che si ottengano comunque letture valide ma si perde la mappatura di ridondanza prevista.

Dal punto di vista del cablaggio, trattare l'elemento uno come RTD A e l'elemento due come RTD B. Mantenere i due set di conduttori separati nella testa di giunzione e lungo il percorso del cavo per ridurre il rischio di cortocircuiti accidentali e semplificare la risoluzione dei problemi futuri.

Configurazioni comuni di cablaggio dell'RTD a doppio elemento

Una volta compreso che ciascun elemento è un RTD indipendente, le configurazioni di cablaggio sono facili da organizzare. Le configurazioni industriali più comuni sono la doppia misurazione indipendente, la misurazione ridondante per la sicurezza e segnali di processo/visualizzazione separati.

Doppia misurazione indipendente

L'elemento uno si collega al sistema di controllo principale tramite un trasmettitore di temperatura. L'elemento due si collega a un trasmettitore indicatore locale o a un sistema di monitoraggio delle vibrazioni. Questa è la scelta tipica per cuscinetti di motori, riduttori e compressori in cui la stessa temperatura dei cuscinetti deve raggiungere sia il relè di protezione che il sistema di gestione delle risorse.

Misurazione ridondante per la sicurezza

Entrambi gli elementi sono collegati a schede di ingresso analogiche separate o a PLC di sicurezza separati. Se l'elemento uno non si apre, l'elemento due continua a fornire la temperatura di processo. Il cablaggio ridondante deve includere terminali di testa di giunzione separati, cavi separati e, idealmente, alimentatori separati per ottenere una vera diversità.

Segnale di processo e visualizzazione separato

Un elemento alimenta il DCS per il controllo del processo, mentre il secondo elemento alimenta un misuratore da pannello o un display HMI. Ciò evita l'uso di schede di isolamento del loop e consente al personale di manutenzione di verificare la lettura del processo senza toccare il loop di controllo.

Configurazioni in serie o differenziali

Configurazioni meno comuni includono il collegamento di due elementi in serie per ottenere una resistenza media approssimativa o in un ponte per misurare una differenza di temperatura. Questi metodi sono usati raramente nei moderni sistemi digitali perché un trasmettitore può calcolare elettronicamente la media o la differenza con maggiore precisione.

Quando pianifichi lo schema elettrico, etichetta chiaramente ogni terminale. Utilizzare colori di filo separati per ciascun elemento e designare una massa schermata comune per il cavo. Un RTD a doppio elemento con sei conduttori può sembrare intimidatorio, ma uno schema elettrico chiaro elimina la maggior parte dei rischi.

Cablaggio di un RTD a doppio elemento a un trasmettitore di temperatura

La questione più pratica nel cablaggio di un RTD a doppio elemento è come effettuare la connessione finale a un trasmettitore. Molti trasmettitori di temperatura dispongono di un ingresso RTD; un sensore a doppio elemento necessita quindi di due trasmettitori. Altri trasmettitori hanno doppi ingressi RTD e possono accettare direttamente entrambi gli elementi.

Prima del cablaggio, controllare la configurazione dell'ingresso del trasmettitore. Un trasmettitore RTD standard a ingresso singolo dispone di terminali come 1, 2, 3 e 4 per un RTD a tre fili. Se si collega un sensore a doppio elemento a due trasmettitori a ingresso singolo, ciascun elemento utilizza il proprio set di terminali. Se si utilizza un trasmettitore a doppio ingresso, è sufficiente assegnare l'elemento uno all'ingresso A e l'elemento due all'ingresso B.

La disposizione sul campo più comune ed economica prevede due trasmettitori montati in testa installati all'interno della testa di connessione RTD. Ciò mantiene il segnale analogico forte e locale e consente di eseguire due circuiti separati da 4–20 mA verso la sala di controllo. I sei fili dell'RTD a doppio elemento terminano sui terminali del trasmettitore o su una morsettiera e ciascun trasmettitore produce un circuito di corrente indipendente.

Quando si passa da un elemento all'altro, assicurarsi che la configurazione del trasmettitore corrisponda alla curva di resistenza del sensore e al metodo di cablaggio. Ad esempio, se si seleziona un ingresso Pt100 a tre fili, il trasmettitore deve vedere tre cavi da un solo elemento. Non combinare i cavi di entrambi gli elementi in un unico ingresso del trasmettitore.

Per il montaggio del trasmettitore si preferisce spesso un robusto RTD con guaina a doppio elemento e isolamento minerale perché il cavo si piega facilmente e la punta di rilevamento mantiene entrambi gli elementi nella stessa posizione. Questo stile riduce inoltre i tempi di risposta rispetto a un tipo di assieme di grande diametro.

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Cablaggio di ridondanza per processi ad alta disponibilità

Il cablaggio ridondante dell'RTD a doppio elemento è un modo collaudato per migliorare la disponibilità della misurazione termica senza aggiungere un secondo pozzetto termometrico. Nelle funzioni strumentate di sicurezza, il secondo elemento può essere utilizzato come livello di protezione separato, ma solo se anche il cablaggio è ridondante.

Iniziare con la testa di giunzione del sensore. Utilizzare due file di terminali separate, una per l'elemento uno e una per l'elemento due, con una barriera schermata messa a terra tra di loro, se possibile. Far passare i cavi di ciascun elemento in cavi separati fino all'armadio di smistamento. Evitare di far passare entrambi gli elementi attraverso lo stesso cavo multipolare poiché un incendio o un danno fisico del cavo potrebbero rimuovere entrambi i segnali contemporaneamente.

Nell'armadio, assegnare l'elemento uno al sistema di controllo del processo di base e l'elemento due al sistema di sicurezza. Questa separazione fornisce diversità funzionale. Alcuni impianti collegano inoltre l'elemento uno a un ingresso PLC ridondante e l'elemento due a un monitor delle vibrazioni separato per la logica supervisionata.

1. Verificare che il sensore abbia due elementi indipendenti con un ohmmetro prima dell'installazione.
2. Cabla ciascun elemento utilizzando la stessa convenzione di polarità su tutti i dispositivi.
3. Imposta il comportamento fail-safe del trasmettitore per condizioni di circuito aperto e cortocircuito.
4. Aggiungere un allarme diagnostico nel sistema di controllo se le due letture si discostano di più di una soglia impostata.
5. Documentare la logica di ridondanza con un diagramma causa-effetto.

Poiché entrambi gli elementi condividono la stessa punta di rilevamento, solitamente leggono quasi la stessa temperatura. Un allarme di deviazione compreso tra 2 °C e 5 °C è tipico di un RTD a doppio elemento integro. Se la deviazione aumenta, segnala la deriva del sensore, l'ingresso di umidità o il danneggiamento del cavo prima che uno degli elementi si guasti completamente.

Per le applicazioni hot standby, il DCS o la logica di sicurezza dovrebbero monitorare continuamente entrambi gli ingressi e passare automaticamente all'elemento integro quando quello attivo si guasta. La logica di commutazione deve essere testata almeno una volta durante la messa in servizio e dopo qualsiasi revisione importante dello strumento.

RTD a doppio elemento rispetto a due RTD separati

A volte gli ingegneri chiedono se sia meglio installare un RTD a doppio elemento o due RTD individuali in pozzetti termometrici separati. La risposta dipende dalla disponibilità del processo, dai tempi di risposta, dai costi e dall'indipendenza richiesta.

Se è possibile installare due pozzetti termometrici separati, si ottiene un livello maggiore di diversità fisica perché un singolo impatto meccanico non può danneggiare entrambi i sensori contemporaneamente. Ciò è talvolta necessario per applicazioni di servizio gravose o quando i programmi di manutenzione predittiva devono sostituire i sensori online.

Se il processo consente solo un ugello o un pozzetto termometrico, l'RTD a doppio elemento è la risposta pratica. È anche una scelta eccellente per i retrofit poiché consente di sostituire un sensore a elemento singolo senza modificare la connessione al processo.

Alcuni utenti chiedono se un RTD a doppio elemento sia meno accurato di un elemento singolo perché i due elementi potrebbero non essere esattamente identici. In pratica, i produttori di qualità abbinano entrambi gli elementi alla stessa classe di tolleranza. Lo standard IEC 60751 consente una deviazione massima per la Classe A e la Classe B, e i buoni sensori a doppio elemento mantengono entrambi gli elementi entro tale banda.

Selezione della giusta costruzione RTD a doppio elemento

Gli RTD a doppio elemento sono disponibili in diverse costruzioni fisiche. La scelta giusta dipende dalla pressione del processo, dalla temperatura, dalle vibrazioni, dagli attacchi chimici e dai requisiti di installazione. Spesso è possibile richiedere una configurazione a doppio elemento in un RTD assemblato standard, un RTD rivestito, un RTD antideflagrante o un design multipunto.

L'RTD assemblato è la costruzione più comune per il cablaggio a doppio elemento per scopi generali. Utilizza una connessione filettata o flangiata, un inserto caricato a molla e una testa terminale in ghisa o alluminio. Ciò offre spazio sufficiente per due elementi a tre fili e due trasmettitori montati sulla testa.

Per le aree sensibili alle vibrazioni, un RTD inguainato con testa di connessione compatta è più sicuro perché ha un braccio di momento più piccolo e può resistere alle sollecitazioni meccaniche. Gli elementi a doppio elemento inguainato hanno anche una risposta più rapida, il che li rende utili quando è necessario rilevare rapidamente la fuga termica.

Nelle aree pericolose, l'RTD a doppio elemento deve essere installato in una custodia antideflagrante o attraverso una barriera di sicurezza intrinseca. Le regole di cablaggio seguono la classificazione dell'area locale, non solo la classificazione IP del sensore. Controllare sempre il certificato del prodotto e l'approvazione dell'ingresso cavi.

Se l'RTD a doppio elemento verrà utilizzato per una funzione di sicurezza ridondante, richiedere una disposizione di connettore e terminale che impedisca il cablaggio incrociato accidentale tra gli elementi. Alcuni produttori offrono a questo scopo connettori con chiave o morsettiere colorate.

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Migliori pratiche di installazione e terminazione

Un buon cablaggio dell'RTD a doppio elemento inizia con una buona installazione meccanica. Il sensore deve essere completamente inserito nel pozzetto termometrico o nel foro di processo e la testa del terminale deve essere orientata in modo che gli ingressi dei cavi siano rivolti verso il basso per ridurre l'ingresso di acqua. La coppia di installazione dovrebbe seguire il tipo di filettatura; un serraggio eccessivo di una connessione NPT o M20 può deformare il sensore e spostare gli elementi.

Quando si terminano i cavi, evitare di tagliarli più corti del necessario. Se è necessaria una successiva modifica del cablaggio, una lunghezza di riserva sufficiente consente di riterminare. Utilizzare puntali su fili intrecciati e non lasciare fili sciolti che potrebbero cortocircuitare l'involucro della testa.

Mantenere la separazione tra i cavi di segnale dell'RTD e i cavi di alimentazione. La distanza minima consigliata è di 12 pollici dalle linee elettriche CA, con incrocio ad angolo retto se inevitabile. Ciò riduce il rumore indotto che può causare letture errate su una connessione a 3 fili.

Per un RTD a doppio elemento in un pozzetto termometrico, i due elementi sono generalmente posizionati alla stessa profondità. Se sono necessari due punti di temperatura diversi in un reattore, scegliere un design multipunto anziché un doppio elemento standard, poiché un doppio elemento standard non può misurare due posizioni diverse.

Dopo il cablaggio, eseguire un semplice controllo di continuità tra ciascun elemento e il relativo trasmettitore. Utilizzare un megger solo con il trasmettitore scollegato e non applicare mai una tensione di prova di isolamento superiore a quella nominale agli elementi RTD.

Calibrazione e test di RTD a doppio elemento

Gli RTD a doppio elemento devono essere testati su entrambi gli elementi, non solo su uno. Molte piante commettono l'errore di calibrare l'elemento uno e presupporre che l'elemento due sia identico. Anche se entrambi gli elementi condividono lo stesso alloggiamento, possono invecchiare in modo diverso a causa del ciclo termico, delle vibrazioni e dell'esposizione all'umidità.

Il test più affidabile è una misurazione precisa della resistenza a una temperatura di riferimento, come un bagno di ghiaccio o un calibratore a blocco secco. Confrontare la resistenza misurata con la tabella IEC 60751. Per un elemento Pt100, 0 °C dovrebbe indicare circa 100,00 ohm e 100 °C dovrebbe indicare circa 138,51 ohm.

Quando si esegue una calibrazione a 3 fili, il calibratore deve utilizzare la stessa disposizione dei cavi del trasmettitore installato. Alcuni calibratori portatili compensano automaticamente la resistenza del cavo, ma è necessario indicare loro quale configurazione di filo si sta utilizzando.

1. Scollegare entrambi gli elementi dai trasmettitori prima del test.
2. Misurare la resistenza tra ciascuna coppia di cavi per verificare che l'elemento non sia aperto.
3. Controllare la resistenza di isolamento tra ogni elemento e la guaina con un megger da 100 V DC.
4. Immergere la punta di rilevamento in un bagno di calibrazione e attendere il tempo per l'equilibrio termico.
5. Registrare la resistenza dell'elemento uno e dell'elemento due ad ogni set point.
6. Accettare il sensore se entrambi gli elementi soddisfano la classe di tolleranza richiesta.

Per le applicazioni di sicurezza critiche, eseguire anche un test del circuito su ciascun trasmettitore e sulla scheda di ingresso del sistema di controllo. Ciò verifica che il cablaggio dal sensore al display sia continuo e che lo stato di sicurezza funzioni quando l'elemento è disconnesso.

Se i due elementi si leggono correttamente a temperatura ambiente ma si discostano ad alta temperatura, verificare la presenza di sollecitazioni meccaniche o umidità nella guaina. Un isolamento minerale contaminato dall'umidità può causare una resistenza di shunt che appare come una lettura bassa ad alta temperatura.

Manutenzione e risoluzione dei problemi Cablaggio RTD a doppio elemento

Quando un circuito di cablaggio di un RTD a doppio elemento mostra una lettura non valida, l'approccio più rapido consiste nell'identificare l'elemento difettoso e il tipo di guasto. Un circuito aperto solitamente fa sì che il trasmettitore aumenti o diminuisca la scala a seconda della sua impostazione di sicurezza. Un cortocircuito può produrre una lettura di bassa resistenza, spesso vicino alla resistenza del cavo.

Inizia misurando entrambi gli elementi alla testa della giunzione. Un elemento Pt100 sano dovrebbe mostrare un valore di resistenza coerente con la temperatura ambiente. Se un elemento risulta aperto, il guasto è all'interno del sensore o nella connessione del cavo interno. Se entrambi gli elementi sono aperti, il problema è più probabile nel pressacavo condiviso o dopo un grave danno meccanico.

Controllare il codice colore di ciascun cavo prima di fare affidamento su una misurazione. Alcuni sensori a doppio elemento utilizzano gli stessi colori dei fili per entrambi gli elementi, il che facilita l'assegnazione della coppia sbagliata. Se il trasmettitore mostra una lettura che corrisponde esattamente alla resistenza di un singolo elemento, potresti aver collegato solo un elemento e lasciato l'altro aperto.

Un errore di cablaggio comune negli RTD a doppio elemento a 6 fili è il collegamento dei tre conduttori dell'elemento uno a un trasmettitore a 3 fili mentre l'ingresso del trasmettitore è configurato per un singolo elemento ma con il conduttore comune dell'elemento due. Ciò crea una lettura di resistenza elevata perché il circuito passa attraverso entrambi gli elementi in serie.

La manutenzione regolare dovrebbe includere il serraggio di tutti i terminali a vite poiché l'espansione termica può allentarli nel tempo. Ispezionare anche la guarnizione della testa di giunzione. L'umidità è la principale causa di guasto dell'isolamento nei terminali RTD e può influenzare entrambi gli elementi a velocità diverse.

Per supporto alla risoluzione dei problemi, conservare una semplice tabella diagnostica nella cartella dello strumento con i valori di resistenza previsti alle temperature comuni. Ciò consente ai tecnici di decidere rapidamente se sostituire il sensore o inseguire il cablaggio.

Casi applicativi di RST a doppio elemento e criteri di selezione

Gli RTD a doppio elemento compaiono in quasi tutti i settori che necessitano di una misurazione affidabile della temperatura. Le applicazioni più comuni sono cuscinetti di motori e generatori, guarnizioni di pompe, linee di scarico di compressori, scambiatori di calore, acqua di alimentazione di centrali elettriche e temperature della pelle dei reattori chimici.

In un cuscinetto del motore, il primo elemento va al relè di protezione che fa scattare il motore in caso di alta temperatura, e il secondo elemento va a un monitoraggio continuo della temperatura. Ciò evita che un singolo relè malfunzionante metta il motore offline inaspettatamente. Il sensore è solitamente un RTD a doppio elemento rivestito di piccolo diametro inserito in un foro nell'alloggiamento del cuscinetto.

In uno scambiatore di calore, nell'ugello di uscita viene spesso installata una RTD a doppio elemento. Un elemento alimenta il circuito di controllo che regola il flusso dell'acqua di raffreddamento; il secondo elemento alimenta un sistema di monitoraggio energetico o un interblocco di sicurezza. Lo stesso approccio funziona su forni e raffreddatori con ventola.

Nelle aree pericolose come gli impianti petroliferi e del gas, è necessario un RTD a doppio elemento antideflagrante quando il trasmettitore o i terminali si trovano all'interno della zona classificata. La custodia ignifuga impedisce che un guasto elettrico interno possa incendiare l'atmosfera circostante. Poiché il sensore è composto da due elementi, uno può essere utilizzato per il controllo del processo e l'altro per una funzione di arresto di sicurezza certificata in modo indipendente.

Per gli impianti chimici con fluidi corrosivi, un RTD anticorrosione a doppio elemento con pozzetto termometrico rivestito in PTFE fornisce due segnali proteggendo al contempo gli elementi in platino dagli attacchi acidi. Si applicano gli stessi principi di cablaggio, ma il materiale del pozzetto termometrico e la lunghezza di inserimento devono essere specificati correttamente.

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Quando si specifica un RTD a doppio elemento, fornire l'esatto intervallo di temperatura, le dimensioni della connessione al processo, la profondità di inserimento, il materiale del pozzetto termometrico, il tipo di terminazione elettrica e la classe di tolleranza dell'elemento. Una specifica ben scritta fa risparmiare tempo di installazione e riduce gli errori di messa in servizio.

Panoramica visiva: dove vengono utilizzati gli RTD a doppio elemento

Per comprendere meglio come vengono applicate le RTD a doppio elemento nella manutenzione degli impianti industriali, è utile osservare la distribuzione tipica delle applicazioni. La seguente tabella è una ripartizione illustrativa basata sull'esperienza di servizio sul campo e sulla pratica comune di ingegneria degli strumenti.

Mostra la quota di installazioni RTD a doppio elemento per funzione primaria: ridondanza, display/controllo separato, media della temperatura e riferimento di calibrazione. Questa distribuzione aiuta gli ingegneri dell'impianto a decidere quale configurazione di cablaggio vale la pena padroneggiare per prima.

Il grafico copre quattro ampie funzioni. Domina la misurazione ridondante perché i sistemi di sicurezza richiedono sempre più due sensori indipendenti in un punto. Segue display/controllo separato. La media della temperatura è più comune nei grandi scambiatori di calore raffreddati ad aria. Il riferimento alla calibrazione è un uso di nicchia ma prezioso.

Poiché i dati non sono legati a un singolo settore, dovrebbero essere trattati come un riferimento di pianificazione piuttosto che come una tabella statistica certificata. Il punto importante è che i due elementi di un RTD non sono sempre cablati per pura ridondanza.

Consideriamo ora il grafico a barre orizzontali.

Il grafico mostra che il cablaggio di sicurezza ridondante rappresenta la categoria più ampia, ma non è l'unico motivo per utilizzare un sensore a doppio elemento. La seconda categoria più grande, controllo con visualizzazione locale, è particolarmente comune nelle macchine rotanti, dove un operatore desidera leggere la temperatura localmente mentre il DCS continua a controllare il processo.

La lettura media rappresenta circa il 15% delle installazioni. In questi casi i due elementi non vengono utilizzati in modo indipendente; vengono sommati o mediati in un trasmettitore per rappresentare la temperatura media lungo una superficie. Ciò riduce il costo di installazione di più sensori a elemento singolo all'interno di un riscaldatore di grandi dimensioni.

La quota di riferimento della calibrazione, circa il 10%, è piccola ma importante. Un elemento rimane dedicato ad una connessione di riferimento, mentre il secondo elemento viene utilizzato per la misurazione normale. Ciò consente ai tecnici di controllare l'elemento funzionante senza aprire il processo.

Dal punto di vista del cablaggio, la tabella sottolinea che non si deve presumere che ogni RTD a doppio elemento sia pensato per la ridondanza di sicurezza. Chiarire innanzitutto la funzione prevista, poiché il cablaggio di controllo e display spesso può tollerare una tratta di cavi più breve e costi inferiori, mentre il cablaggio di sicurezza ridondante richiede una separazione completa.

La distribuzione suggerisce inoltre che le connessioni a tre fili vengono probabilmente utilizzate in circa il 70-80% delle installazioni a doppio elemento, poiché sono adatte sia per applicazioni di ridondanza che di controllo. I collegamenti a quattro fili sono comuni nelle installazioni di riferimento per la calibrazione e nel controllo ad alta precisione dello scambiatore di calore.

Se progetti un nuovo sistema, inizia scrivendo una semplice matrice di funzioni per l'elemento uno e l'elemento due. Questo esercizio rivela rapidamente se sono necessari trasmettitori ridondanti, un singolo trasmettitore a doppio ingresso o un trasmettitore specializzato per la media.

Infine, il grafico non mostra la tipologia fisica della costruzione. Un impianto può utilizzare RTD a doppio elemento rivestito per il 60% su apparecchiature rotanti, per il 25% di tipo assemblato in tubazioni di processo generali e per il 15% di tipo antideflagrante in aree classificate.

Le percentuali esatte nel tuo impianto varieranno, ma il principio rimane lo stesso: definisci il ruolo di ciascun elemento prima di tirare il cavo e documenta tale ruolo sul foglio del circuito.

Domande frequenti sul cablaggio dell'RTD a doppio elemento

Dove andare dopo: più risorse e supporto diretto

Se stai ancora decidendo tra un RTD a elemento singolo e uno a doppio elemento, o hai bisogno di aiuto con la progettazione di un circuito specifico, inizia con una breve consulenza tecnica. Una specifica dettagliata del sensore garantisce che entrambi gli elementi siano abbinati, isolati e terminati esattamente come richiesto dal sistema.

Per una comprensione più ampia della selezione del sensore di temperatura, leggi la nostra guida di settore sui tipi e sulla selezione delle termocoppie. Sebbene si concentri sulle termocoppie, la guida all'installazione e al cablaggio è utile insieme alla conoscenza dell'RTD.

Leggi la guida alla scelta della termocoppia