Résoudre le défi de la mesure de la température industrielle : comment maintenir les détecteurs de température à résistance à l'écart des fortes interférences de champ électromagnétique

Dans le domaine du contrôle de l'automatisation industrielle, la mesure de la température est cruciale et les détecteurs de température à résistance (RTD), en tant que détecteurs de température les plus couramment utilisés dans la plage de températures moyennes et basses, ont un impact direct sur la sécurité de la production et la qualité des produits. Cependant, les interférences provoquées par des champs magnétiques et électriques puissants constituent depuis longtemps un défi technique pour de nombreux ingénieurs. Aujourd'hui, nous verrons comment éviter efficacement d'installer des RTD dans des zones soumises à de forts champs magnétiques ou électriques afin de garantir des mesures de température précises et fiables.

Pourquoi les RTD devraient-ils être tenus à l’écart des champs électromagnétiques puissants ?

Les RTD mesurent la température en fonction de la caractéristique selon laquelle la résistance d'un conducteur métallique change avec la température. Cette mesure précise des changements de résistance est très sensible aux interférences de l’environnement électromagnétique externe.

Dans les environnements industriels tels que les centrales hydroélectriques et les centrales électriques, les tensions aux ports du générateur atteignent généralement des kilovolts. Les champs électriques puissants qui en résultent et les champs magnétiques puissants générés par le flux de fuite du rotor interfèrent gravement avec les RTD et les systèmes de mesure de la température. Les données de mesure réelles montrent que le signal de tension de flux de fuite induit par certains RTD à palier de butée peut même atteindre 110 V, rendant la mesure de température inutile et potentiellement endommageant d'autres composants du circuit.

Les interférences électromagnétiques (EMI) peuvent provoquer des relevés de température instables ou fluctuants, voire de fausses alarmes. Dans les cas graves, cela peut entraîner des arrêts inutiles d’unités et des pertes économiques importantes.

Méthodes pratiques pour éviter efficacement les interférences électromagnétiques

**Emplacement d'installation optimal**

Lors de l'installation d'un détecteur de température à résistance (RTD), l'emplacement du point de mesure doit être soigneusement sélectionné, en évitant les zones présentant de forts champs magnétiques et électriques. Le RTD doit être installé aussi loin que possible des sources de chaleur, des champs électriques et des champs magnétiques puissants pour éviter que des facteurs externes n'interfèrent avec les résultats de mesure.

Pour les environnements électromagnétiques forts existants, si un évitement complet n'est pas possible, envisagez de modifier la méthode d'installation du RTD. Par exemple, utilisez une installation suspendue pour empêcher le RTD d'entrer en contact avec les briques réfractaires de la paroi du four, et utilisez une isolation entre le RTD et le support.

**Mesures de protection complètes**

Le blindage est un moyen efficace de résister aux interférences électromagnétiques. Plus précisément, les méthodes suivantes peuvent être utilisées :

Les fils de compensation du RTD peuvent être protégés en les faisant passer à travers un tuyau en fer ou un autre matériau de blindage métallique pour éviter les interférences électromagnétiques et les champs électriques à haute tension. Lorsque vous utilisez cette méthode, assurez-vous que le tuyau en fer et le matériau de blindage sont correctement mis à la terre et que les fils de compensation sont torsadés ensemble.

Pour les fortes interférences de champ magnétique, un blindage maillé intégré est la solution la plus efficace. Les câbles pour RTD (Détecteurs de Température à Résistance) comportent de nombreux câbles longs et de nombreuses liaisons intermédiaires, nécessitant un câblage minutieux. À chaque liaison, le fil blindé du câble doit être connecté de manière fiable à la terre commune. Les fils conducteurs doivent être des câbles à trois-conducteurs (ou quatre-conducteurs) avec un blindage en treillis métallique en cuivre et des conducteurs plaqués argent-, spécialement conçus pour la mesure.

Modification de la méthode de transmission du signal

Si les mesures de blindage sont insuffisantes pour résoudre efficacement le problème d'interférence, une modification de la méthode de transmission du signal peut être envisagée.

Sur le terrain ou dans la salle PC de la station de terrain, un convertisseur de température Pt100 RTD peut être installé pour convertir le signal de résistance Pt100 en un signal DC 4-20 mA standard, modifiant ainsi le canal du signal d'entrée de l'ordinateur. Étant donné que le signal DC 4-20 mA possède de très fortes capacités anti-interférences, cette méthode peut éliminer efficacement les interférences générées lors de la transmission du signal.

Mise à la terre appropriée

La mise à la terre est une méthode importante pour introduire la terre afin d'éliminer les interférences. Il existe deux méthodes de mise à la terre spécifiques : la mise à la terre de la borne de référence RTD et la mise à la terre de la borne de mesure RTD.

La méthode de mise à la terre de l'extrémité de référence-implique la mise à la terre d'une extrémité de la borne de sortie du RTD (ou du fil de compensation) via un condensateur suffisamment grand (plus le condensateur est grand, mieux c'est, si les conditions le permettent). La méthode de mise à la terre de l'extrémité de mesure-implique l'acheminement d'un fil métallique de l'extrémité de mesure du RTD à la terre, ce qui empêche efficacement les interférences de fuite à haute température-. Lors de la sélection du fil métallique, choisissez-en un qui est résistant aux températures élevées et inoffensif pour les électrodes RTD.

Optimisation des méthodes de câblage

La méthode de câblage du RTD affecte également sa capacité anti-anti-interférence. Dans le contrôle des processus industriels, une méthode de câblage à trois-fils est couramment utilisée, ce qui peut éliminer efficacement l'influence de la résistance du fil. Un système à quatre -fils peut éliminer complètement l'influence de la résistance du fil et est principalement utilisé pour la détection de température de haute-précision.

Évitez d'utiliser une méthode de câblage à deux-fils, car un système à deux-fils ajoutera la résistance du fil à la valeur de résistance du RTD, ce qui entraînera une erreur de mesure accrue. Par exemple, avec un câble de 20 mètres, la résistance du fil est d'environ 3 ohms, ce qui se traduit par une erreur de température allant jusqu'à 6 degrés, une erreur très importante.

Mesures de protection supplémentaires dans des environnements spéciaux

Dans certains environnements particuliers, des mesures de protection complémentaires sont nécessaires :

Environnements à haute-température et haute-pression : pour les RTD extérieurs installés à haute altitude, assurez-vous d'une bonne étanchéité du conduit et des câbles pour empêcher la pénétration d'eau et les courts-circuits. Les RTD installés à des températures et pressions élevées nécessitent une isolation adéquate pour les câbles.

Environnements immergés dans l'huile : pour les RTD qui sont immergés dans l'huile pendant de longues périodes (comme les paliers de butée dans les centrales hydroélectriques), des câbles isolés en polytétrafluoroéthylène (FEP)-résistants à l'huile et à la température-résistants doivent être sélectionnés. Ce matériau peut être utilisé en continu à des températures allant de -250 degrés à 250 degrés et présente une excellente résistance à l'huile, à la corrosion et à la chaleur.

Environnements soumis à des vibrations : dans les environnements soumis à de fortes vibrations, envisagez d'ajouter des dispositifs de protection à la jonction des câbles et du RTD, tels que des tubes de protection à ressort coniques, des tuyaux ondulés et une protection d'extension de fil blindé, pour éviter la rupture des racines.