Elemen sensor suhu untuk penggunaan di laboratorium dan industri biasanya harus dilindungi oleh semacam selubung atau rumah. Tersedia berbagai macam perlengkapan dan aksesori pemasangan yang memudahkan pemasangan dalam proses sebenarnya dan memungkinkan interkoneksi yang mudah dengan instrumen.
Konstruksi
Probe Suhu Industri
Ilustrasi perakitannya identik untuk sensor Pt100 dan termokopel. Tabung atau selubung pelindung, menampung termokopel atau Pt100 baik secara langsung maupun tidak langsung melalui sisipan. Selain itu, sumur termal dapat digunakan untuk tujuan memasang probe ke dalam proses atau aplikasi.
Sisipan sensor merupakan unit fabrikasi yang terdiri dari sensor dan alas terminal; sensor ditempatkan dalam tabung sisipan baja tahan karat, biasanya berdiameter 6 atau 8 mm, kemudian dimasukkan ke dalam tabung pelindung yang sebenarnya. Selubung yang baik dengan kontak fisik antara ujung sisipan dan ujung selubung sangat penting untuk memastikan perpindahan panas yang baik. Kontak pegas digunakan di alas terminal untuk mempertahankan kontak ini. Pengaturan ini memudahkan penggantian sensor kapan pun diperlukan. Dalam kasus termokopel berinsulasi mineral atau Pt100, sensor dirancang sebagai bagian integral dengan tabung sisipan.
Bila sisipan sensor tidak ditentukan, sensor ditempatkan langsung di dalam probe dan isolator yang sesuai digunakan untuk mencapai isolasi listrik dan/atau termal dari dinding selubung sebagaimana diperlukan. Kerugiannya adalah bahwa setiap kali penggantian diperlukan maka tidak ada alternatif kecuali, mengganti seluruh rakitan. Pemancar suhu dapat dipasang ke dasar terminal untuk menyediakan sensor lengkap dan sisipan pengkondisi sinyal. Sebuah thermowell atau kantong dapat digunakan sehingga tidak ada gangguan pada proses saat sensor sedang diganti. Thermowell juga memberikan perlindungan pada sensor terhadap media agresif serta menjaga integritas proses fisik jika terjadi pelepasan sensor jika dipasang secara permanen ke dalam proses melalui ulir atau flensa.
Kepala Terminal
Ada banyak jenis kepala terminal yang tersedia untuk memenuhi persyaratan berbagai aplikasi. Variasinya dapat dibedakan berdasarkan ukuran, bahan, akomodasi, ketahanan terhadap media, ketahanan terhadap api atau bahkan ledakan, dll. Blok terminal yang terletak di "Kepala" memungkinkan penyambungan kabel ekstensi. Berbagai bahan digunakan untuk terminasi sekrup atau solder termasuk tembaga, kuningan berlapis, dll.
Penghentian Alternatif
Alternatif untuk kepala terminal meliputi kabel ekstensi yang langsung keluar dari probe, sambungan colokan dan soket yang dipasang ke probe dan "ekor". Dengan demikian, penghematan biaya dapat terwujud ketika kepala tidak diperlukan meskipun kekokohan keseluruhan mungkin terbatas sampai batas tertentu terutama ketika kabel ekstensi langsung ditentukan.
Bahan Sarung
Bahan selubung berkisar dari baja ringan dan baja tahan karat hingga oksida tahan api (keramik) dan berbagai bahan eksotis termasuk logam langka. Pilihan selubung bergantung pada suhu pengoperasian, karakteristik media, daya tahan, dan pertimbangan lain termasuk hubungan bahan dengan jenis sensor.
Tabung Pelindung
Perhatian: Karena konduktivitas termal tabung logam yang tinggi, panjang pemasangan minimum harus lebih dari dua puluh lima kali diameter keseluruhannya untuk menghilangkan kesalahan konduksi panas.
Tabung pelindung lainnya juga tersedia.
Catatan: Suhu pengoperasian dan suhu maksimum tabung di atas bervariasi tergantung pada lingkungan pengukuran
Bahan Selubung Metalik dan Non-metalik
Pilihan selubung logam atau non-logam bergantung pada suhu dan atmosfer proses. Tabung keramik (non-logam) rapuh tetapi memiliki ketahanan kimia yang tinggi; tabung ini dapat bertahan pada suhu tinggi (hingga 1800°C dalam beberapa kasus). Tabung logam, yang paling umum adalah baja tahan karat, memiliki keunggulan mekanis dan konduktivitas termal yang lebih tinggi; tabung ini umumnya kebal terhadap guncangan termal yang dapat dengan mudah mengakibatkan selubung tabung keramik. Bergantung pada paduan yang ditentukan, selubung logam dapat digunakan pada suhu hingga 1150°C. Keramik lebih unggul ketika kemurnian tinggi diperlukan untuk menghindari sensor atau produk terkontaminasi pada suhu tinggi.
Selubung Keramik Dengan Elemen Termokopel
Meskipun sifat mekanisnya relatif buruk, tabung keramik digunakan; tidak termasuk kondisi di mana logam akan digunakan karena alasan kimia atau karena suhu yang berlebihan atau karena alasan lainnya. Aplikasi utamanya berkisar antara 1000 hingga 1800 °C. Tabung keramik dapat bersentuhan langsung dengan media atau dapat digunakan sebagai selubung dalam kedap gas untuk memisahkan termokopel dari tabung pelindung logam yang sebenarnya. Tabung keramik harus dipasang dalam posisi menggantung di atas 1200 °C untuk mencegah distorsi atau fraktur karena tegangan tekuk. Bahkan retakan halus dapat menyebabkan kontaminasi termokopel yang mengakibatkan penyimpangan atau kegagalan. Ketahanan keramik terhadap guncangan suhu meningkat dengan konduktivitas terminalnya dan kekuatan tariknya lebih besar untuk koefisien ekspansi termal yang lebih kecil. Ketebalan dinding material juga penting; tabung berdinding tipis lebih disukai daripada ketebalan dinding yang lebih besar. Retakan sering kali berkembang jika diberi perubahan suhu yang sangat cepat saat dikeluarkan dengan cepat dari tungku panas.
Oleh karena itu, penggunaan selubung keramik kedap gas bagian dalam dan luar sangat disarankan. Tabung berdinding tipis di bagian luar melindungi tabung bagian dalam dari guncangan suhu melalui udara di antara keduanya. Hal ini memperpanjang masa pakai rakitan tetapi menghasilkan respons yang lebih lambat. Dalam kasus termokopel logam langka, keramik harus memiliki kemurnian yang sangat tinggi. Termokopel platina sangat sensitif terhadap kontaminasi oleh atom asing.
sumur termal
Sumur termal Memberikan perlindungan pada probe suhu terhadap kondisi operasi yang tidak menguntungkan seperti media korosif, benturan fisik, dan gas atau cairan bertekanan tinggi. Penggunaannya juga memungkinkan penggantian probe yang cepat dan mudah tanpa perlu "membuka" prosesnya.
Thermowell memiliki banyak bentuk berbeda dan menggunakan berbagai material (biasanya baja tahan karat); ada berbagai macam ulir atau sambungan flensa tergantung pada persyaratan pemasangan. Thermowell dapat dibor dari material padat untuk mendapatkan integritas tekanan tertinggi atau dapat berbentuk kantong termo yang dibuat dari pipa dan busing atau flensa heksagonal; konstruksi selanjutnya memungkinkan panjang perendaman yang lebih panjang.
Termowell mentransfer panas ke sensor yang terpasang dan akibatnya timbullah inersia termal.
Setiap perubahan suhu dalam proses memerlukan waktu lebih lama untuk memengaruhi sensor jika terdapat thermowell; sehingga waktu respons meningkat. Faktor ini harus dipertimbangkan saat menentukan thermowell; kecuali jika terjadi keseimbangan termal, pengukuran suhu mungkin tidak akurat sampai batas tertentu.
Lubang optimum merupakan parameter penting karena kontak fisik antara dinding bagian dalam termowell dan probe sangat penting untuk kopling termal. Dalam kasus termocouple, yang merupakan sensor ujung, penting untuk memastikan bahwa probe terbungkus sepenuhnya (bersentuhan dengan ujung termowell). Untuk sensor Pt 100, yang merupakan sensor batang, perbedaan antara diameter luar probe dan lubang harus dijaga seminimal mungkin.
Pemilihan Thermowell
Bahan Faktor Umur Panjang
Secara umum, pemilihan material thermowell terutama ditentukan oleh tingkat korosi yang dihadapi sumur. Semua sumur stainless dan Monel diberi polesan tinggi untuk memberikan ketahanan korosi yang maksimal.
Well juga tersedia dalam mutu khusus baja tahan karat, baja krom-molibdenum, perunggu silikon, hastelloy B&C, nikel, titanium, dan monel.
Koneksi-Faktor Instalasi
Semua pipa berulir dibuat dari bahan yang mudah dilas atau dibrazing. Pengelasan dan brazing penting untuk pemasangan yang memerlukan penyegelan. Ulir pipa memberikan kekuatan mekanis, dan las atau brazing memberikan penyegelan.
Sumur bergelang (selain jenis van stone) terdiri dari sumur batang yang dilas dengan kuat ke flens berkualitas tinggi. Konstruksi standar menggunakan las alur primer “J” dan fillet bersih alur miring. Konstruksi las ganda ini menghilangkan kemungkinan korosi celah karena tidak ada sambungan terbuka yang terlihat dari dalam maupun luar instalasi.
Soket las sumur mudah dipasang, cukup las pada tempatnya. Sumur ini cocok dengan sambungan las soket atau flensa standar ASA.
Panjang Penyisipan-Faktor Akurasi
Jarak dari ujung sumur ke bagian bawah ulir atau sambungan lain didefinisikan sebagai panjang penyisipan (disebut sebagai "U"). Untuk akurasi terbaik, panjang ini harus cukup besar untuk memungkinkan seluruh bagian elemen yang sensitif terhadap suhu terproyeksi ke dalam media yang diukur. Elemen yang dipasang dengan benar: dalam cairan, elemen harus terendam hingga panjang sensitifnya ditambah satu inci, dan di udara atau gas, elemen harus terendam hingga panjang sensitifnya ditambah tiga inci.
Ukuran Lubang-Faktor Pertukaran
Hampir semua instalasi menggunakan beberapa jenis sensor pengukur suhu. Pemilihan diameter lubang standar dapat menghasilkan fleksibilitas ekstrem di dalam pabrik. Sumur yang sama dapat menampung termokopel, termometer resistansi, dan termometer bimetal.
Meruncing Atau Lurus Baik Faktor Peringkat Kecepatan
Batang yang meruncing memberikan kekakuan yang lebih besar dengan sensitivitas yang sama. Rasio kekuatan terhadap berat yang lebih tinggi memberikan sumur ini frekuensi alami yang lebih tinggi daripada sumur batang lurus dengan panjang yang setara sehingga memungkinkan operasi pada kecepatan fluida yang lebih tinggi.
Peringkat Kecepatan Sumur
Fluida yang mengalir melalui sumur membentuk gelombang turbulen, yang memiliki frekuensi tertentu, berdasarkan diameter fluida. Penting bagi sumur untuk memiliki gelombang yang cukup sehingga frekuensi gelombang tidak akan pernah sama dengan frekuensi alami sumur itu sendiri. Jika frekuensi alami sumur bertepatan dengan frekuensi gelombang, sumur akan bergetar hingga hancur dan pecah di dalam pipa.
Perhitungan Getaran Untuk Stok Batangan
Menurut standar ASME PTC 19.3 F /F < 0,8 wn Di sini, F = 2,64 (v/b) w 2 F = (K /L ) vE/R nf Dimana, F = frekuensi sumur w F = frekuensi alami, nv = kecepatan fluida dalam fps, b = diameter ujung Thermo well, K = konstanta yang diperoleh dari tabel 1.4 ASME PTC 19.3, f L = panjang Thermo well, 6 E = modulus elastisitas material Thermo well; 28×10 psi, 3 R = berat jenis logam; 0,29 lbs/inci ME standar PTC 19.3.
Koneksi Proses
Koneksi Berulir
Ulir paralel atau meruncing dibuat untuk pemasangan yang mudah ke dalam las dan langsung masuk ke dalam proses. Sambungan seperti itu cocok untuk sumur dengan diameter lebih kecil, yang tidak mungkin sering diganti.
Koneksi Bergelang
Sambungan flens lebih disukai jika ada kebutuhan untuk penggantian sumur yang lebih sering seperti tingkat korosi yang tinggi. Baut flens ke flens yang sesuai dipasang pada proses. Teknik seperti itu lebih sesuai untuk diameter pipa besar dan untuk aplikasi tekanan tinggi.
Sambungan Las
Sambungan las dapat digunakan jika prosesnya tidak korosif dan tidak memerlukan pelepasan rutin. Integritas tinggi tercapai dan teknik ini cocok untuk aplikasi suhu & tekanan tinggi.
Tepat
Pemasangan sensor suhu yang dirakit ke dalam thermowell atau langsung ke dalam proses memerlukan penggunaan semacam fitting kuningan atau baja tahan karat. Fitting meliputi berbagai sambungan berulir, tutup bayonet (dan adaptor) dan flensa. Fitting kompresi yang dapat disesuaikan digunakan langsung pada probe untuk mencapai panjang penyisipan yang diperlukan dalam proses dan untuk memastikan selubung probe yang tepat ke dalam thermowell.
Flensa yang dapat disesuaikan juga dapat digunakan untuk perakitan sensor dalam proses. Tutup bayonet menyediakan metode pemasangan cepat ke adaptor yang sesuai yang terletak dalam proses; teknik ini banyak digunakan dalam mesin plastik.
Bushing dan sumbat segi enam digunakan apabila penyesuaian atau pelepasan bukan merupakan pertimbangan yang penting.
Pilihan fitting dapat ditentukan oleh kebutuhan akan integritas tekanan atau oleh batasan ukuran fisik. Fitting kompresi dan bushing berulir dapat dipasok dengan ulir meruncing untuk mencapai sambungan kedap tekanan.
