کابلهای توسعه و جبران ترموکوپل: انتخاب، نصب و پیشگیری از خطاهای میدانی
درک تفاوت: کابل افزایش طول در مقابل کابل جبرانی
تمایز بین کابلهای افزایش طول و کابلهای جبرانی اساسی است. کابلهای افزایش طول از آلیاژهای هادی استفاده میکنند که با سیمهای ترموکوپل یکسان هستند. کابلهای جبرانی از آلیاژهای متفاوت و کمهزینهتر استفاده میکنند که فقط در یک بازه دمایی محدود، معمولاً ۰°C تا ۲۰۰°C، ویژگیهای نیروی محرکه الکتریکی (EMF) ترموکوپل را تقریب میزنند.
کابلهای افزایش طول دقت بالاتری در بازه دمایی وسیعتری ارائه میدهند. با این حال، هزینه بیشتری دارند و سختتر میتوان آنها را از داخل لولهها عبور داد. کابلهای جبرانی یک راهحل عملی برای مسیرهای کابل در دمای محیط ارائه میدهند که کابل هرگز دمای بالاتر از ۱۰۰°C را تجربه نمیکند. در هر جایی که مسیر کابل نزدیک به کورهها، خطوط بخار یا منابع حرارتی دیگر باشد، از کابلهای افزایش طول استفاده کنید.
هر نوع ترموکوپل نیاز به کابل متناسب با خود دارد. یک ترموکوپل نوع K باید با کابل افزایش طول نوع KX یا کابل جبرانی نوع KC جفت شود. ترکیب انواع مختلف باعث ایجاد نیروی محرکه الکتریکی جدید در نقطه اتصال میشود. این خطا مستقیماً به دمای اندازهگیری شده اضافه میشود. فرستندههای دمای ABB مدل TTF300 خطاهای ورودی را بهصورت خاموش میپذیرند — فرستنده فقط مقدار نادرست را گزارش میدهد بدون اینکه هشدار دهد. ماژول ترموکوپل ۱۴ کاناله ABB DSAI 155A و ماژول ورودی آنالوگ ABB AI835A (TC/MV) هر دو در سیستمهای 800xA برای دریافت سیگنال ترموکوپل استفاده میشوند.
استانداردهای کدگذاری رنگ IEC و ANSI
کدگذاری رنگ بسته به استاندارد و منطقه متفاوت است. ابتدا باید بدانید کدام استاندارد در تأسیسات شما حاکم است.
طبق IEC 60584-3، هادی مثبت کابل افزایش طول نوع K به رنگ سبز و هادی منفی به رنگ سفید است. روکش کلی کابل سبز است. طبق ANSI/ASTM E230، هادی مثبت زرد و هادی منفی قرمز است. روکش کلی کابل زرد است.
نصبهای Honeywell TDC3000 و Experion در کارخانههای آمریکای شمالی از کدهای رنگ ANSI پیروی میکنند. کارخانههای ABB System 800xA در اروپا از کدهای IEC استفاده میکنند. همیشه قبل از سفارش کابل، استاندارد مورد استفاده در نقشههای P&ID و فهرست ابزارهای کارخانه را بررسی کنید. اشتباه رایج در توسعه کارخانهها، ترکیب کابلهای IEC و ANSI در یک جعبه اتصال است که باعث معکوس شدن قطبیت همه ترموکوپلهای آن گروه میشود. ماژول ورودی آنالوگ ABB AI835 (TC/MV) هر دو نوع ترموکوپل IEC و ANSI را هنگام پیکربندی صحیح در سازنده سختافزار 800xA پشتیبانی میکند.
روشهای صحیح نصب
- گام ۱: نوع ترموکوپل را از برچسب ابزار و دیتاشیت شناسایی کنید. قبل از برش کابل، نوع را تأیید کنید.
- گام ۲: شماره قطعه کابل صحیح را با استفاده از جدول تطبیق سازنده انتخاب کنید. Honeywell و ABB هر دو راهنمای انتخاب کابل ترموکوپل برای خطوط محصولات فرستنده دما منتشر کردهاند.
- گام ۳: کابل را از کابلهای برق با ولتاژ بالا دور نگه دارید. تداخل الکترومغناطیسی از تغذیهکنندههای موتور ۴۰۰ ولت باعث ایجاد نویز در سیگنال میلیولت ترموکوپل میشود. حداقل فاصله ۱۵۰ میلیمتر را حفظ کنید یا از کابل شیلددار استفاده کرده و شیلد را فقط در یک سر زمین کنید.
- گام ۴: هادیها را با استفاده از ترمینالهای جبرانی صحیح متصل کنید. هرگز از ترمینالهای مسی استاندارد استفاده نکنید. ترمینالهایی نصب کنید که برای نوع خاص ترموکوپل مناسب باشند. کاتالوگ جعبه اتصال ABB مدل TB204 و سرجعبههای نوع خاص Honeywell شامل ترمینالهای متناسب هستند که از ایجاد اتصال مسی ناخواسته جلوگیری میکنند.
- گام ۵: هادی مثبت را به ترمینال مثبت که با علامت مثبت یا رنگ هادی مشخص شده در نمودار سیمکشی پروژه علامتگذاری شده است، وصل کنید. معکوس بودن قطبیت باعث میشود خوانش دما در جهت مخالف دمای واقعی فرآیند حرکت کند.
- گام ۶: ورودیهای کابل به جعبههای اتصال را با گلندهای ضدآب با درجه حفاظت IP65 یا بالاتر مهر و موم کنید. نفوذ رطوبت به ترمینالها باعث ایجاد سلول گالوانیک بین فلزات ناهمسان میشود. این سلول ولتاژ جابجایی کوچک اما پایداری به سیگنال ترموکوپل اضافه میکند.
حالتهای رایج خطا و نحوه شناسایی آنها
معکوس بودن قطبیت شایعترین خطا است. خوانش دما هنگام افزایش دمای فرآیند کاهش مییابد. این را با قطع کابل از فرستنده و اندازهگیری میلیولت مدار باز با مولتیمتر کالیبره شده شناسایی کنید. دمای مثبت بالاتر از محیط باید هنگام اندازهگیری صحیح، میلیولت مثبت تولید کند. خوانش منفی تأیید معکوس بودن قطبیت است.
خطاهای زمین دومین مشکل رایج هستند. وقتی شیلد کابل یا هادی با زمین کارخانه در دو نقطه تماس پیدا کند، حلقه زمین تشکیل میشود. این حلقه نویز AC با فرکانس ۵۰ یا ۶۰ هرتز را به سیگنال تزریق میکند. دادههای روند از تاریخچهنگار Honeywell Experion الگوی موجدار روی خوانش دما نشان میدهد. با اندازهگیری میلیولت و قرار دادن یک پروب روی زمین کارخانه بررسی کنید. هر خوانشی بالاتر از ۰.۱ میلیولت نشاندهنده خطای زمین است.
بنابراین، تست مقاومت عایق باید بخشی از هر راهاندازی و نگهداری دورهای باشد. از مگااهممتر ۵۰۰ ولت استفاده کنید. مقاومت عایق کمتر از ۱ مگااهم بین هر هادی و شیلد کابل نشاندهنده آسیب کابل است که نیاز به تعویض دارد.
نتیجهگیری و توصیههای عملی
کابلهای افزایش طول و جبرانی ترموکوپل لوازم جانبی قابل تعویض نیستند. آنها اجزای اندازهگیری دقیق هستند که نیاز به انتخاب، نصب و نگهداری دقیق دارند. نوع کابل را با نوع ترموکوپل در هر پروژه تطبیق دهید، استانداردهای کد رنگ را قبل از سیمکشی بررسی کنید و همیشه از فرستندههای دارای قابلیت CJC برای مسیرهای طولانی استفاده کنید. از فرستندههای هوشمند نصبشده روی سر مانند Honeywell STT700 یا ABB TTF300 برای کاهش خطاهای مرتبط با کابل استفاده کنید.
در زمان راهاندازی و پس از هر تغییر در کارخانه که به حلقههای دما مربوط میشود، تست مقاومت عایق را انجام دهید. این اقدامات از صحت اندازهگیری محافظت کرده و از بروز اختلالات پرهزینه فرآیندی ناشی از سیگنال دمای نادرست جلوگیری میکند.
نویسنده: وی جیامینگ، مهندس اتوماسیون صنعتی با بیش از ۱۰ سال تجربه در PLC، DCS و سیستمهای کنترل.
