V-PAD Rohroberflächen-Thermoelemente für Feuerungsanlagen Typ TC59-V

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1 Elektrische Temperaturmesstechnik V-PAD Rohroberflächen-Thermoelemente für Feuerungsanlagen Typ TC59-V WIKA Datenblatt TE Anwendungen Chemische Industrie Heißdampfanwendungen Raffinerien Heizöfen und Hochleistungs-Heizkessel Wärmeaustauscher Leistungsmerkmale Anwendungsbereiche von C Flexible Mantelleitung, Innenleiter mineralisoliert Hohe mechanische Festigkeit, erschütterungsfest V-PAD Rohroberflächen-Thermoelement, Typ TC59-V Beschreibung Mit dem patentierten WIKA V-PAD ist es gelungen, die Oberflächentemperatur eines Rohres innerhalb eines Verbrennungsofens genau zu messen. Der Name V-PAD leitet sich von der Form des Sensors ab. Er hat die Form eines V s und ermöglicht es so, eine durchgeschweißte Verbindung zwischen Sensor und Rohr aufzubauen. Beim V-PAD ist der flexible Teil des Fühlers eine mineralisolierte Leitung (Mantelleitung). Diese besteht aus einem metallischen Außenmantel, in dem die Innenleiter in eine hochverdichtete Keramikmasse isoliert eingepresst sind. Die Innenleiter bestehen aus Thermomaterial. Das Material des Außenmantels kann an die Applikation angepasst werden. Die Leitungsenden bilden die Basis für den elektrischen Anschluss. An diese können Kabel, Stecker oder Anschlusssockel angeschlossen werden. Sensoraufbau Das Rohroberflächen-Thermoelement wird mit nicht isolierter Messstelle (grounded = geerdet) geliefert. Nur so ist gewährleistet, dass der temperatursensitive Messpunkt so nah wie möglich an der Rohroberfläche liegt. Durch das Aufschweißen des V-PADs wird der Messpunkt somit Teil der Rohrleitungsoberfläche und liefert die genauesten Messergebnisse. An einem Ende der Mantelleitung werden die Innenleiter miteinander verschweißt. Bei Ausführungen mit nicht isolierter (geerdeter) Messstelle wird der Mantel mit dem Thermopaar verschweißt. Am anderen Ende der Mantelleitung werden Leitungsenden angeschlossen und die Mantelleitung wird mit Vergussmasse hermetisch verschlossen. WIKA Datenblatt TE /2010 Seite 1 von 6

2 Sensor Typ K (NiCr-Ni) 1200 C N (NiCrSi-NiSi) 1200 C Empfohlene max. Temperatur Grenzabweichung Bei der Grenzabweichung von Thermopaaren ist eine Vergleichsstellen-Temperatur von 0 C zugrunde gelegt. Bei Verwendung einer Ausgleichs- oder Thermoleitung muss eine zusätzliche Messabweichung berücksichtigt werden. Typ K Klasse Temperaturbereich Grenzabweichung DIN EN Teil C C ± 1,5 C C C ± 0,0040 t 1) 2-40 C C ± 2,5 C C C ± 0,0075 t 1) ISA (ANSI) MC Standard 0 C C ± 2,2 C oder 2) ± 0,75 % Spezial 0 C C ± 1,1 C oder 2) ± 0,4 % Typ N Klasse Temperaturbereich Grenzabweichung DIN EN Teil C C ± 1,5 C C C ± 0,0040 t 1) 2-40 C C ± 2,5 C C C ± 0,0075 t 1) 1) t ist der Zahlenwert der Temperatur in C ohne Berücksichtigung des Vorzeichens. 2) Größerer Wert gilt. Mechanischer Aufbau Durch seinen speziellen Aufbau bietet der V-PAD Sensor eine hohe Genauigkeit und ein schnelles Ansprechverhalten. Die Messgenauigkeit kann durch ein zusätzliches, optimiertes Isolierschild noch weiter erhöht werden. Mantelleitung Die Mantelleitung ist biegbar. Der minimale Biegeradius beträgt das 5-fache des Manteldurchmessers. Manteldurchmesser 6,0 mm 8,0 mm Andere Manteldurchmesser auf Anfrage Empfohlen wird die Verwendung einer möglichst dicken Mantelleitung, da diese mechanisch und elektrisch bessere Eigenschaften hat. V-PAD Mantelwerkstoffe Ni-Legierung (Inconel 600) - bis 1200 C (Luft) - Standardwerkstoff für Anwendungen mit Bean- spruchung auf Korrosion bei hohen Temperaturen, beständig gegen induzierte Spannungsriss- und Lochfraßkorrosion in chloridhaltigen Medien - sehr beständig gegen Halogene, Chlor, Chlorwasserstoff - problematische Anwendung bei schwefelhaltigen Brennstoffen Stähle - bis 850 C (Luft) - gute Beständigkeit gegen aggressive Medien sowie gegen Dampf- und Verbrennungsgase in chemischen Medien Grenzabweichung bei bestimmten Temperaturen in C für Thermopaar Typ K und Typ N Temperatur Grenzabweichung DIN EN Teil 2 (ITS 90) Klasse 1 Klasse 2 C C C 0 ± 1,5 ± 2, ± 1,5 ± 2, ± 1,5 ± 2, ± 1,5 ± 2, ± 1,6 ± 3, ± 2,0 ± 3, ± 2,4 ± 4, ± 2,8 ± 5, ± 3,2 ± 6, ± 3,6 ± 6, ± 4,0 ± 7, ± 8, ± 9,00 Andere Thermopaare auf Anfrage V-PAD & MI Mantelwerkstoff Beständigkeit in schwefelhaltiger Umgebung maximaler Temperatur (Hastelloy X ) mittel 1150 C (Inconel 600 ) niedrig 1150 C (310 SS) mittel 1150 C (446 SS) hoch 1150 C Pyrosil D hoch 1200 C Haynes HR 160 sehr hoch 1250 C (316 SS) mittel 850 C Andere Thermopaarungen auf Anfrage Seite 2 von 6 WIKA Datenblatt TE /2010

3 Aufbau und elektrischer Anschluss V-PAD Thermoelemente werden nach der Art des elektrischen Anschlusses in folgende Bauformen unterteilt: Bauform mit Anschlusskopf Bauform mit Klemmverschraubung auf Mantelleitung und Leitungsenden Bauform mit Klemmverschraubung auf Mantelleitung und Verlängerungsleitung Bauform mit Anschlusskopf V-PAD mit Anschlusskopf, Halsrohr mit teilbarer Verschraubung (optional) und Mantelleitung Die Abdichtung zum Prozess erfolgt innerhalb des Halsrohres. Anschlusskopf BS BSZ BSZ-K BSZ-H BSZ-HK BSS BSS-H 1000/ / /6000 Typ Werkstoff Kabelabgang 1) Schutzart Deckelverschluss Oberfläche 2) BS Aluminium M20 x 1,5 IP 65 Deckel mit 2 Schrauben blau, lackiert BSZ Aluminium M20 x 1,5 IP 65 Klappdeckel mit Zylinderschraube blau, lackiert BSZ-K Kunststoff M20 x 1,5 IP 65 Klappdeckel mit Zylinderschraube Kunststoff BSZ-H Aluminium M20 x 1,5 IP 65 Klappdeckel mit Zylinderschraube blau, lackiert BSZ-HK Kunststoff M20 x 1,5 IP 65 Klappdeckel mit Zylinderschraube Kunststoff BSS Aluminium M20 x 1,5 IP 65 Klappdeckel mit Spannhebel blau, lackiert BSS-H Aluminium M20 x 1,5 IP 65 Klappdeckel mit Spannhebel blau, lackiert 1000 Aluminium ½ NPT IP 65 Schraubdeckel blau, lackiert 1000 CrNi-Stahl ½ NPT IP 65 Schraubdeckel blank 8000 Aluminium M20 x 1,5 IP 65 Schraubdeckel blau, lackiert 8000 CrNi-Stahl ½ NPT IP 65 Schraubdeckel blank DIH /6000 Aluminium 3 x M20 x 1,5 IP 65 Schraubdeckel mit Sichtscheibe und LCD-Anzeige DIH50 blau, lackiert, Sichtscheibe DIH10/BSZ-H Aluminium M20 x 1,5 IP 65 Klappdeckel mit Zylinderschraube und LED-Anzeige DIH10 blau, lackiert mit Anzeige 1) Standard, andere auf Anfrage 2) RAL5022, Polyesterlack seewasserfest Elektrischer Anschluss Einfaches Thermopaar Für die Zuordnung Polarität - Klemme gilt immer die farbliche Kennzeichnung der Plus-Pole am Gerät WIKA Datenblatt TE /2010 Seite 3 von 6

4 Transmitter (Option) Ein Transmitter kann direkt in den Anschlusskopf eingebaut werden. Dabei sind prinzipiell folgende Einbauvarianten möglich: Anschlusskopf Transmitter Typ T12 T32 T53 BS - - BSZ/BSZ-K BSZ-H/BSZ-HK BSS BSS-H 1000/ /8000 DIH50 - DIH10 - Montage anstelle des Anschlusssockels Montage im Deckel des Anschlusskopfes - Montage nicht möglich Typ Beschreibung Explosionsschutz Datenblatt T12 Digitaler Transmitter, PC-konfigurierbar Optional TE T32 Digitaler Transmitter, HART-Protokoll Optional TE TE T53 Digitaler Transmitter FOUNDATION Fieldbus und PROFIBUS PA Standard TE Anschlusskopf mit digitaler Anzeige (Option) DIH50 Anstelle eines Standard-Anschlusskopfes kann das Thermometer optional mit der digitalen Anzeige DIH50 ausgeführt werden. Zum Betrieb ist ein 4 20 ma Transmitter erforderlich, der im Gehäuse montiert wird. Bei Verwendung eines HART Transmitters z. B. Typ T32, können Mess- und Anzeigebereich von Transmitter und Anzeiger gemeinsam konfiguriert werden. Abb. Anschlusskopf mit digitaler Anzeige, Typ DIH50 DIH50-F DIH50-F kann als Wandmontagegehäuse eingesetzt werden. Damit ist es möglich, die Bauformen ohne Anschlusskopf mit einer digitalen Anzeige auszurüsten. Zum Betrieb ist ein 4 20 ma Transmitter erforderlich, der im Gehäuse montiert wird. Bei Verwendung eines HART Transmitters z. B. Typ T32, können Mess- und Anzeigebereich von Transmitter und Anzeiger gemeinsam konfiguriert werden. Für das DIH50-F ist ein optionales Rohrmontage-Set erhältlich. Abb. Feldgehäuse mit digitaler Anzeige, Typ DIH50-F DIH10 Anstelle eines Standard-Anschlusskopfes kann das Thermometer optional mit der digitalen Anzeige DIH10 ausgeführt werden. Der dann verwendete Anschlusskopf ist dem Kopf BSZ-H ähnlich. Zum Betrieb ist ein ma Transmitter erforderlich, dieser wird auf dem Messeinsatz montiert. Der Anzeigebereich der Anzeige wird manuell identisch mit dem Messbereich des Transmitters konfiguriert. Abb. Anschlusskopf mit digitaler Anzeige, Typ DIH10 Seite 4 von 6 WIKA Datenblatt TE /2010

5 Bauform mit Klemmverschraubung auf Mantelleitung und Leitungsenden Diese Bauform mit Leitungsenden ist zum Einbau in vorhandene Gehäuse vorgesehen. Der flexible Mantel wird dabei aus dem Gehäuse herausgeführt und zur eigentlichen Messstelle verlegt. Leitungslänge 100 mm, andere Längen auf Anfrage Thermo-Litze Ø 0,22 mm Ausgleichsleitungstyp entsprechend dem Sensortyp, PTFE-isoliert Die Abdichtung zum Prozess erfolgt durch die Klemmverschraubung. Diese ist in allen gängigen Gewindegrößen lieferbar (z. B. G ½, ½ NPT, ¾ NPT) Bauform mit Klemmverschraubung auf Mantelleitung und Verlängerungsleitung Kabellänge nach Kundenspezifikation Ausgleichsleitung, Litze 0,22 mm², Ausgleichsleitungstyp entsprechend dem Sensortyp Aderanzahl entsprechend der Sensoranzahl, Aderenden blank Isolation (Material / max. Umgebungstemperatur): - PVC 105 C - Silikon 200 C - PTFE 250 C - Glasseide 400 C Andere Ausführungen auf Anfrage Die Abdichtung zum Prozess erfolgt durch die Klemmverschraubung. Diese ist in allen gängigen Gewindegrößen lieferbar (z. B. G ½, ½ NPT, ¾ NPT). Farbkennzeichnung der Anschlussleitungen (Form B und C) Sensor Norm Farbe Außenmantel Plus-Pol Minus-Pol K DIN EN grün grün weiß N DIN EN rosa rosa weiß WIKA Datenblatt TE /2010 Seite 5 von 6

6 Hitzeschild (Option) Im Gegensatz zu den meisten anderen Oberflächenmessungen ist es bei der Anwendung in Feuerungsanlagen außerhalb des Rohres heißer als im Inneren. Die Wärme wird zumeist durch eine offene Flamme erzeugt und demzufolge herrschen große Gasgeschwindigkeiten und eine große Wärmestrahlungsdichte. Da der V-PAD Sensor aus der glatten Rohroberfläche herausragt, wird er sowohl durch Strahlung als auch durch Konvektion stärker erwärmt als das Rohr selbst. Hierdurch wird möglicherweise eine positive Messabweichung hervorgerufen, d.h. die Messung zeigt eine zu hohe Temperatur an. Um diese betriebszustandsabhängige Verfälschung zu reduzieren, kann die V-PAD Messung mit einem zusätzlichen Hitzeschutzschild ausgerüstet werden. (L) 6" Dieses muss jedoch sowohl im Material, als auch im Zuschnitt genauestens auf die zu messende Rohrleitung abgestimmt werden. D.h. die Angabe des Rohraußendurchmessers ist zwingend erforderlich. Installation Empfohlen wird, die mineralisolierte Leitung direkt nach der Messung in den Strahlungsschatten zu legen. Zur Fixierung der Leitung können Befestigungsbügel mitbestellt werden, die idealerweise aus dem gleichen Werkstoff wie das Rohr gefertigt werden sollten. Zur Kompensation der Wärmeausdehnung sollte die MI- Leitung in einer oder mehrehren Schleifen verlegt werden. Befestigungsbügel Auf Kundenwunsch kann die mineralisolierte Leitung vorab gebogen werden und ist somit einbaufertig. Explosionsschutz Ein eigensicherer Aufbau des V-PAD Sensors ist technisch möglich, aber nicht empfehlenswert. Die Endprüfung eines eigensicheren Thermoelementes erfordert einen 500 V Isolationstest. Ein geerdetes Thermoelement kann diesen Test nicht bestehen. Bei einem isolierten Thermoelement hingegen würde der Messpunkt nicht mehr in der Rohroberfläche sitzen, sondern einige Millimeter entfernt. Dadurch würde es zu einer erheblichen Messabweichung kommen. Eine ATEX-konforme Ausführung ist meistens nicht sinnvoll, da es sich in der Regel um Feuerungsanlagen handelt und die ATEX oberhalb der Temperaturklasse T1 (450 C) nicht definiert ist. Befestigungsbügel MI-Leitung Ø S-Nummer Werkstoff Ø 6 8 mm Inconel 600 Ø 10 mm Inconel 600 Änderungen und den Austausch von Werkstoffen behalten wir uns vor. Die beschriebenen Geräte entsprechen in ihren Konstruktionen, Maßen und Werkstoffen dem derzeitigen Stand der Technik. Seite 6 von 6 WIKA Datenblatt TE / /2010 D WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG Alexander-Wiegand-Straße Klingenberg/Germany Tel. (+49) 9372/132-0 Fax (+49) 9372/ info@wika.de