Într-un sistem industrial cu amoniac, câteva grade pot face diferența între un proces care funcționează corect și unul în care eficiența reacției scade, apar pierderi de amoniac și cresc riscurile pentru echipamente.
Un exemplu relevant îl reprezintă sistemele SCR – Selective Catalytic Reduction – utilizate în centralele electrice pe cărbune pentru reducerea emisiilor de oxizi de azot (NOx).
În aceste aplicații, calibrarea corectă a senzorilor și a comutatoarelor de temperatură devine esențială, mai ales atunci când acestea trebuie verificate la temperaturi de până la −20°F (−29°C).
Dar ce face calibrarea la temperaturi atât de scăzute atât de dificilă?
De ce temperatura este critică într-un sistem SCR?
Într-un sistem SCR, amoniacul (NH₃) este injectat în fluxul de gaze arse, unde reacționează cu oxizii de azot și formează azot și vapori de apă.
Problema este că această reacție depinde puternic de temperatură.
Dacă temperatura de injectare este prea mică sau prea mare:
- eficiența reacției scade;
- o cantitate excesivă de amoniac poate trece mai departe prin sistem;
- pot apărea deteriorări ale echipamentelor din aval;
- necesarul de mentenanță poate crește;
- pot apărea probleme privind respectarea cerințelor de mediu.
Fenomenul prin care amoniacul nereacționat trece prin sistem este cunoscut drept „ammonia slip”.
Din acest motiv, centralele utilizează senzori și comutatoare de temperatură în diferite puncte ale sistemelor de stocare, transfer și injecție a amoniacului.
În anumite aplicații, aceste dispozitive trebuie să funcționeze până la −20°F (−29°C), pentru a ține cont de temperaturile ambientale scăzute, efectele expansiunii amoniacului și interblocările de siguranță.
De ce calibrarea la −29°C este mai complicată decât pare?
Un calibrator capabil să atingă o temperatură negativă nu este automat suficient pentru o calibrare industrială corectă.
La temperaturi sub zero apar mai multe provocări.
- Stabilitatea termică devine mai dificil de obținut
Pe măsură ce temperatura scade:
- gradienții de temperatură pot deveni mai mari;
- timpul necesar stabilizării crește;
- uniformitatea termică este mai dificil de menținut.
Problema se accentuează atunci când în calibrator sunt introduși simultan mai mulți senzori sau dispozitive cu corpuri de dimensiuni mari.
- Comutatoarele de temperatură necesită teste dinamice
Un RTD sau un termocuplu poate fi verificat prin compararea indicației sale cu o temperatură de referință.
Pentru un comutator de temperatură, verificarea este mai complexă.
Trebuie determinate:
- temperatura la care contactul se deschide;
- temperatura la care contactul se închide;
- histerezisul.
Realizarea manuală a acestor teste la temperaturi foarte scăzute poate necesita mult timp și poate crește riscul apariției erorilor de operator.
Laboratorul nu seamănă întotdeauna cu terenul
Există și o altă dificultate care poate fi ușor ignorată: mediul în care se face calibrarea.
Sistemele cu amoniac sunt amplasate în zone industriale în care pot exista praf, reziduuri și contaminanți proveniți din proces.
În plus, tehnicienii pot purta mănuși izolatoare pentru protecție chimică și împotriva temperaturilor scăzute.
Prin urmare, echipamentul de calibrare trebuie să fie nu doar precis, ci și:
- robust;
- fiabil;
- ușor de utilizat în condiții industriale reale.
Baie lichidă sau dry-block?
Pentru calibrarea la temperaturi joase există două abordări importante.
Baia lichidă
Băile lichide sunt utilizate de mult timp pentru calibrarea la temperaturi scăzute datorită uniformității termice foarte bune.
Ele sunt în continuare o soluție eficientă în special pentru:
- senzori cu forme atipice;
- dispozitive care nu pot fi introduse ușor într-un insert standard.
Dezavantajele apar însă în utilizarea în teren.
Manipularea lichidului, posibilitatea contaminării și operațiunile de curățare pot face această soluție mai puțin practică pentru intervențiile industriale.
Calibratorul dry-block
Calibratoarele dry-block oferă o operare mai curată și sunt mai ușor de transportat.
Totuși, conform AMETEK, multe echipamente de acest tip nu oferă performanța la temperaturi joase, stabilitatea sau flexibilitatea necesare unor aplicații industriale solicitante.
Apare astfel întrebarea:
Este posibil să beneficiezi de avantajele ambelor metode utilizând același calibrator?
RTCt-168B: dry-block și baie lichidă într-un singur echipament
Pentru aplicația descrisă de AMETEK într-o centrală electrică pe cărbune a fost ales calibratorul de temperatură de referință RTCt-168B.
Una dintre caracteristicile sale importante este posibilitatea de a funcționa atât ca dry-block, cât și ca baie lichidă, prin utilizarea unui recipient detașabil pentru lichid.
Tehnicianul poate astfel alege metoda de calibrare potrivită aplicației fără a fi necesară schimbarea echipamentului.
Trecerea între funcționarea uscată și cea cu lichid este concepută pentru a fi rapidă, curată și sigură.
Până la −30°C pentru verificări la −29°C
RTCt-168B are un domeniu de temperatură care coboară până la −22°F (−30°C).
Această limită este importantă în cazul dispozitivelor care trebuie verificate la −20°F (−29°C), deoarece permite calibrarea sub punctul lor normal de funcționare.
Astfel, pot fi verificate comportamentul comutatoarelor și performanța senzorilor în condiții apropiate scenariilor limită, nu doar exact la valoarea nominală.
De ce contează sistemul dual-zone?
La temperaturi joase, uniformitatea în interiorul blocului de calibrare devine critică.
RTCt-168B utilizează un sistem de încălzire și răcire cu două zone.
Zona inferioară stabilește temperatura principală de calibrare.
Zona superioară compensează pierderile de căldură din apropierea părții superioare a puțului.
Rezultatul este îmbunătățirea stabilității și uniformității temperaturii, inclusiv atunci când sunt calibrate simultan mai multe dispozitive.
Această arhitectură răspunde uneia dintre principalele probleme ale calibrării la temperaturi foarte scăzute: obținerea unei zone termice uniforme și stabile în jurul senzorilor testați.
Ce se întâmplă când trebuie calibrat un comutator de temperatură?
Aici intervine automatizarea.
RTCt-168B include o funcție automată pentru testarea comutatoarelor de temperatură.
Calibratorul poate detecta stările deschis/închis și poate determina automat:
- temperatura de comutare;
- histerezisul.
Operatorul nu mai trebuie să urmărească manual momentul exact în care contactul își schimbă starea.
Acest lucru reduce variațiile care pot apărea între tehnicieni și simplifică testele efectuate la temperaturi scăzute.
Stabilizarea poate fi, de asemenea, automatizată
RTCt-168B permite realizarea automată a pașilor de temperatură și programarea timpilor de menținere.
După definirea secvenței de testare, calibratorul poate executa automat rutina stabilită.
Indicatorii de stabilitate îi arată tehnicianului când condițiile sunt potrivite pentru înregistrarea măsurătorilor.
Este o funcție importantă deoarece, la temperaturi joase, momentul în care sistemul a ajuns efectiv la stabilitate poate fi dificil de apreciat manual.
Un calibrator pentru utilizare industrială în teren
Performanța metrologică este doar o parte din cerințe.
În aplicațiile industriale, echipamentul trebuie să poată fi utilizat în condițiile reale din instalație.
RTCt-168B dispune de un afișaj clar și o interfață concepută pentru operare intuitivă, iar construcția robustă permite utilizarea în zone în care pot exista reziduuri sau contaminare.
Un alt detaliu constructiv important îl reprezintă sistemul de circulație inversată a aerului.
Aerul evacuat este direcționat departe de partea superioară a calibratorului, contribuind la protejarea atât a senzorului aflat în test, cât și a operatorului.
Designul portabil și performanțele rapide de încălzire și răcire susțin realizarea calibrărilor direct în teren, cu reducerea timpilor de indisponibilitate.
Ce putem învăța din această aplicație?
Calibrarea unui senzor la −29°C nu înseamnă doar ca un calibrator să poată afișa −29°C.
Pentru o calibrare industrială corectă trebuie luate în calcul simultan:
- domeniul real de temperatură al calibratorului;
- stabilitatea termică;
- uniformitatea temperaturii;
- influența dimensiunii și numărului de senzori introduși;
- timpul necesar stabilizării;
- metoda de calibrare – dry-block sau baie lichidă;
- testarea dinamică a comutatoarelor;
- condițiile efective de lucru din teren.
În aplicația prezentată de AMETEK, RTCt-168B Reference Temperature Calibrator oferă într-un singur echipament calibrare la temperaturi joase, testare automată a comutatoarelor și posibilitatea utilizării atât în regim dry-block, cât și ca baie lichidă.
Pentru centrala electrică prezentată în studiul de aplicație, această soluție a contribuit la creșterea încrederii în sistemele de control al emisiilor, la îmbunătățirea siguranței și la eficientizarea operațiunilor de calibrare efectuate în teren.
Aveți o aplicație de calibrare la temperaturi joase?
Alegerea calibratorului trebuie făcută în funcție de tipul senzorilor, domeniul de temperatură, cerințele de precizie și condițiile în care vor fi realizate verificările.
Echipa instrumentatie.ro vă poate ajuta să identificați configurația potrivită cerințelor aplicației dumneavoastră.
📩 Solicitați o ofertă personalizată:
office@instrumentatie.ro