Verfahrenstechnik 12/2022

MESSEN, REGELN,

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN THERMOMETER ANTWORT AUF DEN TEMPERATURSPRUNG Optimierung des Wirkungsgrades, effizientere Ausnutzung des Arbeitsbereiches eines Prozesses, Vermeidung einer thermischen Überbeanspruchung des Prozessmediums – das Erfüllen solcher Anforderungen an elektrische Thermometer hängt maßgeblich von deren Ansprechzeit ab. 30 VERFAHRENSTECHNIK 2022/12 www.verfahrenstechnik.de

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Für eine Temperaturüberwachung sind in erster Linie die eigentlichen Prozessparameter wie Temperatur, Druck, Fließgeschwindigkeit und Viskosität ausschlaggebend. Doch die Instrumentierung einer Messstelle wird auch von anderen Faktoren beeinflusst. So ermöglicht in einem Regelkreis erst die korrekte Reaktionszeit von Aktoren und Sensoren einen optimal ablaufenden Prozess. Die präzise Ermittlung der Ansprechzeit eines Thermometers liefert daher eine wichtige Aussage zur Effizienz eines Regelkreises. Auswirkungen auf die Ansprechzeit hat die weltweit zunehmende Forderung nach Schutzrohr-Festigkeitsberechnungen, die das Schutzrohr-Design beeinflussen. Normen-Versionen wie die ASME PTC 19.3 TW-2016 führen oft zu Veränderungen der Schutzrohr- Dimensionen (kürzer und dicker) und damit auch zu Veränderungen bei den Massen der eingesetzten Temperaturmessgeräte. Was bedeuten solche Veränderungen für die Ansprechzeit eines Thermometers? Mit dem Grad der Festigkeit nimmt gemeinhin die Wandstärke des Thermometerschafts bzw. des Schutzrohrs zu, was in der Regel zu einer höheren Wärmeableitung führt. Analog dazu steigt die Ansprechzeit. GRUNDLAGEN FÜR DIE MESSUNG Die Herausforderung bei der Auslegung einer Temperaturmessstelle besteht darin, Prozessparameter und normative Anforderungen mit dem Ziel der bestmöglichen Performance – Genauigkeit und Ansprechzeit – unter einen Hut zu bringen. Bei Applikationen in der Prozessindustrie handelt es sich sehr oft um kundenspezifische Lösungen, deren Ansprechzeiten mit denen von Standardgeräten nicht vergleichbar sind. Dies gilt besonders für Messstellen, bei denen Schutzrohre verbaut sind. Ist die Ansprechzeit prozesskritisch, muss sie im Labor ermittelt werden. Um die Reaktion eines elektrischen Thermometers zu messen, stehen vier Methoden zur Verfügung. Je nach Applikation werden Messungen in strömendem Wasser, in Luft, auf einer Oberfläche oder in einem Festkörper vorgenommen. Die Messungen in Wasser und Luft erfolgen auf der Grundlage mehrerer Normen und Richtlinien. Dabei handelt es sich um die VDI/VDE-Richtlinien 3522 Blatt 1 (dynamisches Verhalten von 01 Die Grafik zeigt ein im Vergleich zum Temperaturverlauf (blaue Kurve) zu träges Thermometer (rote Kurve) 02 Wasserbad mit umlaufender Strömung Berührungsthermometern / Grundlagen und Kennwerte) und 3522 Blatt 2 (Zeitverhalten von Berührungsthermometern / experimentelle Bestimmung von Zeitprozentkennwerten) sowie um die IEC 60751, Kapitel 3.11 (Begriffsdefinition der thermischen Ansprechzeit / Angabe der Messparameter) und Kapitel 6.5.2 (thermische Ansprechzeit). In Nordamerika und in dem davon 03 Grafische Darstellung einer Sprungantwort www.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 2022/12 31