Tổng quan SITRANS TS

Dòng cảm biến nhiệt độ SITRANS TS dùng để đo nhiệt độ trong nhà máy công nghiệp, bao gồm các biến thể phù hợp nhiều môi trường quy trình và tiêu chuẩn kết nối khác nhau. Nhờ thiết kế dạng mô-đun và phạm vi kết nối đa dạng, cảm biến có thể cấu hình linh hoạt theo yêu cầu kỹ thuật và bảo trì tại chỗ.

Danh mục sản phẩm

Lợi ích nổi bật

• Thiết kế mô-đun cho phép tuỳ biến theo hầu hết ứng dụng, đồng thời dùng được nhiều thành phần tiêu chuẩn hoá để tối ưu tồn kho và hậu cần.
• Phần chèn đo thay thế cho phép bảo trì/hiệu chuẩn ngay trong khi vận hành với thời gian dừng tối thiểu.
• Phiên bản vệ sinh TS300 hỗ trợ lắp đặt mô-đun hoặc kẹp ống, phù hợp yêu cầu vệ sinh cao và đo bề mặt không gián đoạn quy trình.
• Cáp cách điện khoáng (MIC) chịu rung tốt, cho phép uốn/cuộn khi vận chuyển và lắp đặt ở vị trí khó tiếp cận.

Ứng dụng theo ngành

• Hoá chất, hoá dầu, kỹ thuật quy trình chung.
• Năng lượng, công nghệ vật liệu cơ bản, nước và nước thải.
• Dược phẩm, công nghệ sinh học, sản xuất thực phẩm với yêu cầu vệ sinh cao.

Thiết kế và kết nối quy trình

• Tuỳ biến kết nối quy trình: lắp nén, phụ kiện nén lò xo, núm hàn, hàn trực tiếp/hàn trong, và mặt bích theo EN 1092/ASME 16.5; có các kết nối đặc thù ngành như clamp, dairy, v.v.
• Thermowell (ống nhiệt) bảo vệ bộ phận đo khỏi môi trường ăn mòn và cho phép thay thế khi đang vận hành; có dạng ống (welded/fabricated) cho tải thấp–trung bình và dạng barstock (solid) cho tải trung bình–khắc nghiệt theo DIN 43772/ASME, bao gồm tuỳ chọn Van Stone không mối hàn vùng ướt.
• Phần mở rộng (ống cổ) tách nhiệt đầu kết nối, hỗ trợ căn chỉnh, và chuẩn hoá chiều dài theo DIN 43772 để dùng chèn đo tiêu chuẩn; lựa chọn chiều dài dựa trên nhiệt độ môi trường và quá nhiệt tại đầu nối.

Đầu kết nối và bảo vệ IP

• Nhiều loại đầu kết nối bằng nhôm, nhựa, thép không gỉ với các mức IP như IP54, IP65, IP66/68 (1,5 m/2 giờ) và NEMA 4X, phù hợp môi trường khắc nghiệt và yêu cầu vệ sinh.
• T tuỳ chọn nắp vặn, cửa sổ, hiển thị cục bộ 4–20 mA, đầu nối cáp M20×1.5/M12, và phiên bản chịu lực nặng cho rung động.

Cảm biến cơ bản và nguyên lý đo

• Nhiệt kế điện trở (RTD) đo dựa trên phụ thuộc nhiệt độ của điện trở phần tử Pt100, với các thiết kế lớp mỏng, tăng cường chống rung, hoặc dây quấn cho dải đo mở rộng.
• Cặp nhiệt điện đo dựa trên hiệu ứng Seebeck, hỗ trợ nhiều loại như N, K, J, T, E, R, S, B cho dải nhiệt rộng trong ứng dụng công nghiệp.

Phạm vi đo và dải nhiệt

• RTD phiên bản cơ bản/tăng cường: từ −50 đến +400 °C, và dải mở rộng đến −196 đến +600 °C tuỳ cấu trúc phần tử.
• Thermocouple: loại N/K từ −270 đến +1100 °C, J từ −210 đến +750 °C, T/E cho dải trung bình, và R/S/B cho dải cao tới 1600–1700 °C theo IEC 60584.

Độ chính xác và dung sai

• RTD theo IEC 60751: Lớp B $ \Delta t = \pm (0{,}30,^\circC + 0{,}0050,|t[^\circC]|) $, Lớp A $ \pm (0{,}15,^\circC + 0{,}0020,|t|) $, Lớp AA $ \pm (0{,}10,^\circC + 0{,}0017,|t|) $ trong phạm vi quy định.
• Thermocouple theo IEC 60584: Class 1/2 với dung sai theo hàm $ \pm 0{,}004,|t| $ hoặc $ \pm 0{,}0075,|t| $ tuỳ loại và vùng nhiệt độ, áp dụng riêng cho từng loại N/K/J/T/E/R/S/B.

Thời gian đáp ứng và yếu tố ảnh hưởng

• Tốc độ đáp ứng mô tả qua T0.5/T0.9: thời gian để đạt 50%/90% mức tăng nhiệt độ thực tế, phụ thuộc hình dạng thermowell, kết nối nhiệt của chèn đo, kích thước đầu đo, môi trường và vận tốc dòng.
• Ví dụ điển hình trong nước 0,4 m/s: RTD Ø6 mm không thermowell có T0.5 ≈ 6 s và T0.9 ≈ 15 s, trong khi có thermowell đường kính lớn/Barstock sẽ tăng thời gian đáp ứng đáng kể.

Độ sâu nhúng và sai số truyền nhiệt

• Quy tắc kinh nghiệm: trong chất lỏng, độ sâu nhúng tối thiểu $ \ge TSL + 5 \times đường kính thermowell $; trong không khí, $ \ge TSL + 10 \dots 15 \times đường kính $ để giảm sai số truyền nhiệt.
• Nên chọn vị trí có lưu tốc cao hơn, cách nhiệt phần ngoài, và dùng bề mặt nhỏ nhất cho các phần tử ngoài để giảm ảnh hưởng môi trường.

Kết nối điện và truyền thông

• Pt100 hỗ trợ kết nối 2/3/4 dây, trong đó 4 dây là chính xác nhất và loại bỏ ảnh hưởng điện trở dây dẫn; bản chuẩn thường giao hàng 1×4 dây hoặc 2×3 dây, có tuỳ chọn 2×4 dây “G30” cho hệ dự phòng an toàn.
• Đề xuất dùng transmitter gắn đầu SITRANS TH để tuyến tính hoá, cách ly, nâng tín hiệu, tích hợp mối nối tham chiếu cho thermocouple, giảm nhiễu EMC và cung cấp chẩn đoán điểm đo.

Transmitter SITRANS TH (TH100/TH320/TH420)

• TH100: cơ bản, đầu ra 4–20 mA, 1×Pt100, cấu hình bằng phần mềm đơn giản, tiêu thụ thấp hạn chế tự nung nóng.
• TH320: đa năng, đầu ra 4–20 mA hoặc 4–20 mA/HART, hỗ trợ RTD/TC, chẩn đoán mở rộng và cách ly điện hoá, phù hợp đa ngành.
• TH420: an toàn cao, 4–20 mA/HART, hỗ trợ 2 cảm biến RTD/TC 2×4 dây, dự phòng nóng, phát hiện trôi và chức năng chẩn đoán mở rộng để nâng độ tin cậy.

Điều kiện môi trường và khí hậu

• Ảnh hưởng nhiệt độ tại đầu kết nối phụ thuộc loại đầu và có/không có transmitter, ví dụ đầu nhôm/thép không gỉ khoảng −40…+100 °C (không transmitter) và −40…+80 °C (có transmitter), cần tuân thủ hướng dẫn vùng nguy hiểm khi áp dụng.
• Hạng mục khí hậu theo IEC 60654‑1: C3 (vị trí che chắn) và D2 (ngoài trời) cho TS100/TS200/TS500/TSinsert; nhiệt độ đầu lạnh của cáp/giắc thường < 80 °C.

Phê duyệt Ex và hàng hải

• Tuỳ chọn ATEX/IECEx/EACEx/NEPSI/FM/CSA với các kiểu bảo vệ: an toàn nội tại “i/IS”, vỏ chống cháy “d/XP”, bảo vệ bụi “t/DIP”, không phát tia lửa “ec/nA/NI”, và phân vùng 0–2/20–22 theo phiên bản đầu nối.
• Có phê duyệt hàng hải DNV GL cho nhiều biến thể nhằm đáp ứng yêu cầu trên tàu và ngoài khơi.

Vật liệu và tải quy trình

• Vật liệu phổ biến: 316L/1.4404, 316Ti/1.4571, thép hợp kim chịu nhiệt 1.4841, niken hợp kim như Hastelloy C276 (2.4819) và Monel 400 (2.4360), cùng các thép duplex/super duplex như 1.4462/1.4410 cho môi trường clorua khắc nghiệt.
• Lựa chọn vật liệu/thiết kế thermowell theo nhiệt độ, áp suất, vận tốc, độ nhớt, ăn mòn/mài mòn và rung; có thể cần gia cố/hỗ trợ chống rung và lớp phủ để tăng tuổi thọ.

Tính toán thermowell và tối ưu hoá

• Khi điều kiện vận hành vượt xa tiêu chuẩn, nên tính toán theo Dittrich/Klotter hoặc ASME PTC 19.3‑TW2016 để kiểm tra rung cộng hưởng và bền cơ học của thermowell.
• Sử dụng biểu đồ tải và hình học theo DIN/ASME giúp lựa chọn đường kính, chiều dài lắp đặt, và dạng thon/nhanh phù hợp cho tốc độ đáp ứng và độ bền.

Lựa chọn và cấu hình từng bước

• Xác định công nghệ cảm biến (RTD/TC) theo dải nhiệt, độ chính xác, và thời gian đáp ứng yêu cầu của quy trình.
• Chọn thermowell dạng ống (2/2G/2F/3/3G/3F) hay barstock (4/4F/4 nhanh) theo DIN 43772 hoặc dạng ASME (thẳng/thu gọn/thon) và kiểu kết nối (vặn, hàn, bích, Van Stone).
• Tính ống cổ dựa trên công thức Nhiệt độ đầu nối = Nhiệt độ môi trường + Nhiệt độ quá mức, cân nhắc cách nhiệt và rung động để chọn chiều dài phù hợp.
• Chọn đầu kết nối theo vật liệu, cấp bảo vệ IP, tuỳ chọn hiển thị cục bộ, và yêu cầu Ex; kiểm tra tương thích với đầu nối cáp.
• Ưu tiên kết nối 4 dây cho Pt100 để loại bỏ điện trở đường dây; cân nhắc 2×4 dây cho dự phòng nóng với TH420.
• Yêu cầu chứng chỉ theo EN 10204 (3.1/3.2), test áp lực/rò rỉ heli/nhuộm thẩm thấu, và hiệu chuẩn so sánh Y33 khi cần truy xuất và nâng cao độ tin cậy đo.

Lưu ý lắp đặt và vận hành vệ sinh (TS300)

• Thiết kế vệ sinh TS300 theo khuyến nghị EHEDG với bề mặt và vật liệu phù hợp CIP/SIP, hỗ trợ kết nối quy trình tiêu chuẩn ngành thực phẩm/dược.
• Phiên bản clamp-on sử dụng chèn đo Pt100 phản ứng nhanh với bộ phận đo bằng bạc, cách nhiệt bằng vòng nhựa chịu nhiệt và bôi trơn nhiệt để đảm bảo tiếp xúc ổn định và kết quả đo tái lặp.

Ứng dụng Hydro và kín khí khuếch tán

• Vật liệu austenit như 316L/1.4404 phù hợp đo nhiệt độ trong môi trường hydro với khuếch tán H2 nhỏ nhờ chiều dày vật liệu lớn.
• Với yêu cầu kín khuếch tán cao, có thể dùng mặt bích hàn xuyên thấu hoàn toàn hoặc thiết kế Van Stone không mối hàn vùng ướt.

Bảo trì, độ bền và khả năng chống rung

• Chèn đo dùng cáp MIC và hệ lò xo đảm bảo tiếp xúc nhiệt tốt, tăng chống rung; phiên bản cơ bản Siemens vượt EN 60751 hơn 3 lần trong thử rung tiêu chuẩn.
• RTD/TC có khả năng rung khác nhau (ví dụ tăng cường chống rung đạt tới 60 g), lựa chọn cấu hình phù hợp sẽ kéo dài tuổi thọ điểm đo.

FAQ nhanh

• Khi nào cần barstock thermowell? Barstock được khuyến nghị khi tải quy trình cao, không hàn được ống đo nhiệt, hoặc cần thiết kế thon/nhanh để cải thiện đáp ứng và độ bền.
• TS300 clamp-on phù hợp trường hợp nào? Khi cần đo bề mặt ống mà không gián đoạn quy trình, yêu cầu vệ sinh và khả năng lặp lại cao nhờ chèn đo lò xo ép sát ống và keo tản nhiệt.
• Nên chọn 2/3/4 dây cho Pt100? 4 dây chính xác nhất vì loại bỏ điện trở dây; 3 dây yêu cầu điều kiện cân bằng đầu cuối; 2 dây phải bù trừ điện trở đường dây.
• Khác biệt TH100/TH320/TH420? TH100 cơ bản 4–20 mA 1×Pt100; TH320 đa năng hỗ trợ RTD/TC và HART; TH420 hỗ trợ 2 cảm biến 2×4 dây, dự phòng nóng và chẩn đoán mở rộng.
• Có thể bảo trì khi máy chạy? TS500/TS300 (mô-đun) hỗ trợ thay chèn đo trong khi vận hành, rút ngắn downtime và tối ưu chi phí.

Liên hệ mua hàng và tư vấn:
PLC SIEMENS VIỆT NAM

CÔNG TY TNHH ĐIỆN TỰ ĐỘNG TTC
Địa chỉ: 62 Đường số 20, Phường Bình Hưng Hòa, Thành phố Hồ Chí Minh.
Hotline/Zalo: 0888 789 688
Website: PLCSIEMENS.VN  |  https://tudong.net   |   Email: [email protected]