Rössel-Messtechnik GmbH

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1 Rössel-Messtechnik GmbH Betätigungsfeld Elektrische Temperatursensoren und deren Zubehör Gründung 1945 in Dresden Heute 2 Standorte Dresden Werne Gesellschafter: Herr Dr. Hall Geschäftsführer: Herr Reichelt, Herr Dr.Hall Vertriebsniederlassung in Holland ca. 90 Mitarbeiter Europaweit 1

2 Temperatursensoren Industrielle Nicht industrielle Infrarotthermometer Aussenthermometer Fieberthermometer Direkt anzeigende Thermometer Flüssigkeits Glasthermometer Bimetallthermometer Gasdruckthermometer Elektrische Thermometer Widerstandsthermometer Thermoelemente Halbleiter Thermometer 2

3 Thermoelemente Physikalischer Effekt: Seebeckeffekt Messbereich: -195 C C Grundgenauigkeit Einzelsensor: Kl.1 +/-1,5 C bis 450 C Kl.2 +/-3,0 C > 450 C 0,004x T aktive Länge: ca. 2 mm Punktmessung Ansprechgeschwindigkeit: ca. 3 sec. (T90) C Sensortypen: (Auszug) Typ K (NiCr-Ni) Typ J (Fe-CuNi) Typ N (NiCrSil-NiSil) Typ S (Pt10%Rh-Pt) Typ C (W5%Re-W26%Re) 3

4 Widerstandsthermometer Physikalischer Effekt: Temperaturabhängigkeit eines Leiters Messbereich: -195 C C Grundgenauigkeit Einzelsensor: Kl.B +/-0,3 C Kl.A +/-0,15 C 1/3; 1/5, 1/10 Kl.B aktive Länge: ca mm Gradientenmessung (Mittelwertbildung) Ansprechgeschwindigkeit: ca. 12 sec. (T90) C Sensortypen: (Auszug) Pt100 Pt1000 Ni250 Ni100 Ni1000 4

5 AGFW- Merkblatt FW 202 Kurze Fühler Temperature für Kältezähler Messbeständigkeit Temperaturmessung bei großen Nennweiten 5

6 Das AGFW Arbeitsblatt FW 202 6

7 Ausführung und Einbau von Temperaturfühlern Dient als Ergänzung zur DIN EN 1434 Geltungsbereich Temperaturfühler für Wärmezähler bis Temperaturen T = 200 C Zielsetzung Vereinheitlichung von Temperaturfühlern und deren Einbau Reduzierung von Einbaufehlern und Kosten 7

8 Allgemeine Festlegungen Temperatursensor Platin- Messelement nach DIN EN Pt100, Pt500 Messverfahren Zwei- Leiter- Technik Systematischer Fehler durch Zuleitungswiderstand Querschnitt/ Maximale Länge/ Mm² m 0,22 2,5 0,50 5 0,75 7,5 1,5 15 8

9 Allgemeine Festlegungen Messverfahren Vier- Leiter- Technik Optimale Messtechnik 9

10 Einbaubedingte Messabweichungen Anforderungen an die Einbaustelle Einbauort hoher Strömungsgeschwindigkeit Vor- und Rücklauffühler in gleicher Einbaustelle einbauen Symmetrischer Einbau Ausreichende Isolierung der Rohrleitung und Formstücke ACHTUNG: Zugänglichkeit der Fühler sicherstellen 10

11 Der Einschraub- Temperaturfühler Ansprechverhalten t0,5 < 10 s Schutzrohr Material EN X6CrNiMoTi Belastungsgrenzen Druckstufe PN 16 Strömungsgeschwindigkeit 2 m/s Anschlusskopf mit Kabeleinführung bis 9 mm Anschlussklemmen in Messing oder Kupfer Innenleitung und Klemmen Thermospannung kleiner 5 µv Anschlusgewinde G1/2 mit Dichtfläche für Flachdichtung Einbaulängen 85 mm bzw. 120 mm Messelement Pt100/0 nach DIN EN

12 Die Thermospannung bei Widerstandsthermometern Häufig unterschätzter Einfluss Sollte bei Paarung immer kontrolliert werden Materialien gleicher Charge gewährleisten geringe Thermospannung Beispiel Widerstandsthermometer aufgebaut mit Ag- Draht unterschiedlicher Charge Gemessene Thermospannung bei T = 0 C UTh = -69 µv T = 150 C UTH = +373 µv Das bedeutet einen zusätzlichen Fehleranteil bei einem Messstrom I = 1 ma T = 0,17 K / 0,9 K I = 500 ma T = 0,34 K/ 1,96 K 12

13 Der Temperaturfühler mit Anschlußkopf TEMPERATURFÜHLER Anschlusskopf Mit Kabeleinführung bis 9 mm Anschlussklemmen in Messing oder Kupfer Innenleitung und Klemmen Schutzrohr Thermospannung < 5 mv Durchmesser 6 mm Toleranz Fühlerspitze d10 Messelement Pt100 nach DIN EN Max. 30 mm Ansprechverhalten TAUCHHÜLSE Material EN X6CrNiMoTi Belastungsgrenzen Druckstufe PN40 Strömungsgeschwindigkeit 2 m/s Einbaulänge 85 mm, 120 mm bzw. 210 mm Schutzrohr Toleranz H10 T0,5 < 12 s Nennlänge 105 mm, 140 mm bzw. 230 mm 13

14 Einbauabhängiger Wärmeableitfehler Wärmeableitfehler/ mk Direktmessung Eintauchtiefe/ mm 85 C(Wasser) 150 C(Glycerin) 14

15 Einfluss Tauchhülse 50 Wärmeableitfehler/ mk C(Wasser) 150 C(Glycerin) 85 C(Wasser) 150 C(Glycerin) -200 TH 6H10 TH 6,2 Durchmesser- Toleranz 15

16 Der kurze Temperaturfühler Anschlussleitung Mantelmaterial: Silikon Abschirmung (optional) Keine Verbindung zum Schutzrohr Gleiche Leitungslänge Aderendhülsen Innenleitung und aufbau Thermospannung kleiner 5µV bei 80 C Schutzrohr Material EN X6CrNiMoTi NiCr15Fe Belastungsgrenzen Druckstufe PN 16 Strömungsgeschwindigkeit 2 m/s Einschraubgewinde M10x1 Einbaulänge 27,5 mm 16

17 Einbau von Temperaturfühlern Direkteinbau ist zu bevorzugen Tauchhülsen in Anlagen Mit grosser Nennweite Hoher mechanischer Belastung Symmetrischer Einbau Sicherungsplombierung Fühlerleitungen sind nicht zu verlängern 17

18 Einbau von Temperaturfühlern Montagefreundlicher Einbau 5- jährige Eichgültigkeitsdauer Einbau in Krümmer Größere Einbaulängen möglich auch bei kleinen Nennweiten Luftansammlungen am Fühler vermeiden Mechanische Belastungen durch Verwirbelungen keine laminare (gleichmäßige) Strömung Erhöhter Meßfehler 18

19 Einbausituation I 19

20 Einbausituation II 20

21 Einbausituation III ACHTUNG Hinweis bei großen Nennweiten: Eintauchtiefe nicht gleich halbe Nennweite Gefahr des Schutzrohrabrisses 21

22 Einbausituation IV 22

23 Einbausituation V 23

24 Einbausituation VI 24

25 Einbau kurzer Temperaturfühler 25

26 Die Messgenauigkeit in der Einbaustelle 26

27 Die Messgenauigkeit in der Einbaustelle 27

28 Temperaturfühler für Kältezähler 28

29 AGFW Merkblatt FW212 Kältezähler Anforderungen wie Merkblatt AGFW- FW 202 Besonderheiten Einsatz nur von Kopfthermometern Anschlussklemmen Korrosionsgeschüzt ausgeführt Nach Anschluss der Leitung Feuchtigkeitsschutz der Anschlussklemmen Fühler geschützt gegen Eindringen von Feuchtigkeit 29

30 Einbau von Temperaturfühler I Direkter Einbau von Temperaturfühler Sicherungsplombierung Anschlussleitung ohne weitere Verbindungsstellen anschließen Möglichst große Eintauchtiefen wählen Mindesteintauchtiefe von 2/3 einhalten Symmetrischer Einbau Wärmedämmende Isolation Achtung: kein Kondensat in der Isolierung Montagefreundliche Installation Einbauort hoher Strömungsgeschwindigkeit Kondensat darf nicht in Fühler dringen 30

31 Einbau von Temperaturfühler II Leitungsführung bei Kopfthermometern 31

32 Messbeständigkeit bei Temperaturfühler Alterung von Temperaturfühlern Verringerung der Fehler durch mehrere Messungen 32

33 Temperaturermittlung bei großen Nennweiten 33

34 Temperaturermittlung bei großen Nennweiten Ausgangspunkt Große Nennweiten Geringer Durchfluss Temperaturschichtung falsche Bewertung 34

35 Verbesserung durch Temperatur- Mittelung 4 Thermometer in Reihen- und Parallelschaltung ergibt wieder Pt100 Kennlinie Mittelwert- Schaltung Fühler Anordnung in Rohrleitung (schematisch) 35

36 Fehler der Mittelwert- Schaltung Individuelle Kennlinie der Fühler Die Mittelwert Funktion Rmittel = R1xR3+R1xR4+R2xR3+R2xR4 R1+R2+R3+R4 Welcher Fehler entsteht durch die 4 verschiedenen Kennlinien? R1 =R0,1 x(1+a1xt+b1xt²) R2 =R0,2 x(1+a2xt+b2xt²) R3 =R0,3 x(1+a3xt+b3xt²) R4 =R0,4 x(1+a4xt+b4xt²) Durch Kennlinien- Krümmung entsteht Fehler Abhängig von der Temperaturspreizung 36

37 Der Mittelwertfehler Empfindlichkeit der Kennlinie ist temperaturabhängig R/ T = R0xA+2xR0xBxT Empfindlichkeit bei 80 C R/ T = 0,3815 Ω/K 10K x(-1,155 mω/k)= -11,5 mω Empfindlichkeit bei 90 C R/ T = 0,3815 Ω/K Es entsteht ein Mittelwertfehler von -11,5 mω = -0,03 K 0,3815 Ω/K 37

38 Mittelwert-Fühler : Die Paarung 4 einzelne Fühlerpaare reichen aus Mittelwertfehler durch Absoluttoleranz der 4 Fühler vernachlässigbar Steigungsfehler wird ebenfalls gemittelt Liegt zwischen den Grenzen des Einzelfehlers eines Paares Grenzen: -5 mk/k mk/k Mittelwertfunktion des Paarfehlers kleiner Eichfehlergrenzen Paarungstoleranz wird mit 4 einzelnen Paaren eingehalten 38