Installation von Thermoelementen und Widerstandsthermometern (RTDs)

In vielen Anwendungen benötigen Thermoelemente und Widerstandsthermometer Schutz vor rauen Umgebungen, um langfristige Leistung und Genauigkeit zu gewährleisten. Während einige Aufbauten keine Schutzrohre benötigen, profitieren die meisten von metallischen oder keramischen Schutzrohren bzw. von Tauchhülsen (Thermowells), die nach einschlägigen Normen ausgelegt sind (z. B. BS 2765, BS 1041 oder branchenspezifische Spezifikationen für die chemische und petrochemische Industrie).

Installationsrichtlinien: Thermoelemente

Eintauchtiefe und Sensorintegrität

Für genaue Messungen sollten Thermoelemente in eine Tiefe eingetaucht werden, die mindestens dem 10-fachen des Sondendurchmessers entspricht. Die Thermoelementdrähte müssen gegeneinander und gegen Temperaturgradienten außerhalb der Messzone ordnungsgemäß isoliert sein. Vermeiden Sie ein Kaltverformen der Drähte, da dies die Kalibrierung beeinflussen kann.

Umgebungsbedingungen

Verunreinigungen wie Öle (insbesondere solche mit Schwefelanteil), Phosphor und Verbindungen mit niedrigem Schmelzpunkt können die Leistung von Thermoelementen schnell beeinträchtigen. Halten Sie den Installationsbereich so sauber wie möglich.

Lebensdauer und Kalibrierung

Basismetall-Thermoelemente sind für den langfristigen Einsatz in anspruchsvollen Anwendungen nicht vorgesehen. Ein regelmäßiger Austausch wird empfohlen, typischerweise alle sechs bis zwölf Monate, abhängig von den Betriebsbedingungen. Periodische In-situ-Kalibrierprüfungen können dabei helfen, die Genauigkeit zu erhalten.

Korrekte Verdrahtung und Polarität

Beachten Sie stets die korrekte Polarität und Farbkennzeichnung für Thermoelement- sowie Verlängerungs- oder Kompensationsleitungen. Vermeiden Sie das Mischen unterschiedlicher Metalle in Verbindungen. Verwenden Sie passend abgestimmte Leitungen und Steckverbinder für optimale Signalintegrität.

Lage der Übergangsstelle und Kabelführung

Positionieren Sie die Übergangsstelle zwischen Thermoelementdraht und Verlängerungsleitung möglichst weit entfernt von Wärmequellen. Verwenden Sie zur Bildung der Messstelle niemals eine Ausgleichsleitung. Dies ist auch mit Thermoleitung nicht empfehlenswert.

Vergleichsstellen (Kaltstellen)

Vergleichsstellen (Kaltstellen) sollten in einer isothermen Umgebung gehalten werden. Die Kompensation kann elektronisch oder mittels Temperaturanzeigern erfolgen.

Verbindungen und Signalintegrität

Kleinsignalige Thermoelementsignale erfordern feste, saubere, oxidfreie elektrische Verbindungen. Schützen Sie die Verdrahtung vor Feuchtigkeit und mechanischer Belastung, da dies zu Fehlern durch Leckströme oder induzierte EMKs führen kann.

EMI und Kabelschutz

In Umgebungen mit elektrischen Störeinflüssen (z. B. durch Schütze oder Netzbrummen verursacht) sollten Sie geschirmte oder geflochtene Kabel mit korrekter Erdung verwenden. In industriellen Umgebungen werden geschirmte Kabel, Metall- oder Kunststoffleerrohre sowie vergossene oder armierte Isolierungen empfohlen.

Installationsprüfungen

Verwenden Sie zur Verifizierung der Integrität Wasserbadprüfung, Gasdruckbeaufschlagung, Lecksuche (z. B. mit Helium) oder Widerstandskontrollen. Bei langen Leitungswegen sollten Sie zudem darauf achten, keine zu dünnen Drähte zu verwenden, da moderne Instrumente zwar in der Regel bis zu 100 Ohm Widerstand tolerieren, höhere Werte jedoch zu Messdrift führen können.

Installationsrichtlinien: Widerstandsthermometer (RTDs)

Sensoraufbau und Handhabung

RTD-Elemente stellen einen Kompromiss zwischen Messpräzision und mechanischer Haltbarkeit dar. Vermeiden Sie während der Installation übermäßige Vibrationen und mechanische Stöße – insbesondere bei langen Sonden oder Tauchhülsen mit übergroßen Bohrungen, die den thermischen Kontakt verringern und das Ausfallrisiko erhöhen können.

Eintauchtiefe und Wärmeleitung

Obwohl Widerstandsthermometer schaftempfindlich sind, ist die richtige Eintauchtiefe für genaue Messwerte dennoch entscheidend (siehe IEC 60751). Berücksichtigen Sie außerdem die Wärmeleitung entlang des Schutzrohres oder der Anschlussleitungen, die Messungen verfälschen kann.

Anforderungen an Schutzrohre

Verwenden Sie geeignete Schutzrohre, um Verunreinigungen vorzubeugen, insbesondere einer Platinvergiftung. Stellen Sie sicher, dass im Inneren des Schutzrohres ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, um Metallreduktion und Kontamination zu verhindern.

Korrekte Verdrahtung und Störunterdrückung

Befolgen Sie die Farbkennzeichnungen der Verdrahtung und die Klemmenmarkierungen. Verwenden Sie in elektrisch störbehafteten Umgebungen geschirmte, verdrillte Kabel mit durchgehendem Geflecht oder leitfähigem Schutzrohr. Vermeiden Sie es, Sensorkabel parallel zu Stromleitungen zu verlegen.

Kabelaufbau und Widerstandsprobleme

Eindrähtige Leiter können plötzlich ausfallen, während mehrdrähtige Leiter Streuresistenzen entwickeln können—insbesondere problematisch in Brückenschaltungen. Verlegen Sie Kabel so, dass der Einfluss von Umgebungstemperaturänderungen auf den Widerstand minimiert wird. Zum mechanischen Schutz verwenden Sie geflochtene oder gepanzerte Kabel.

Leitungswiderstand und Verdrahtungskonfiguration

Verwenden Sie für längere Leitungswege 3- oder 4-Leiter-Konfigurationen, um Leitungswiderstände auszugleichen und die Genauigkeit zu erhalten. 2-Leiter-Schaltungen neigen mit zunehmender Kabellänge zu größeren Fehlern. Stellen Sie sicher, dass der gesamte Schleifenwiderstand innerhalb der Toleranz Ihres Messgeräts bleibt—typischerweise etwa 100 Ohm.

Schaltungsisolierung und thermoelektrische Effekte

Schaltungen sollten im Allgemeinen potentialfrei sein oder einen widerständigen Erdanschluss verwenden, um statische Probleme zu vermeiden. Vermeiden Sie außerdem gemischte Metalle in der Verdrahtung, um thermoelektrische Spannungen zu verhindern (dies ist relevant, sofern keine Wechselstromerregung verwendet wird).

Verbindungsqualität und Wartung

Verwenden Sie hochwertige RTD-Steckverbinder sowie wetterdichte Anschlusskästen. Sichern Sie außerdem alle Verbindungen gegen Vibration, Korrosion und Temperaturzyklen. Schlechte oder instabile Verbindungen führen zu Widerstandsschwankungen, die sich direkt auf Ihre Messungen auswirken.

Hinweis: Die Informationen in diesem Leitfaden dienen ausschließlich allgemeinen Informations- und Bildungszwecken. Obwohl wir auf Genauigkeit achten, werden alle Daten, Beispiele und Empfehlungen „wie besehen“ und ohne jegliche Gewährleistung bereitgestellt. Normen, Spezifikationen und Best Practices können sich im Laufe der Zeit ändern; prüfen Sie daher vor der Verwendung stets die aktuellen Anforderungen.

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