כיצד חיישני טמפרטורת PTFE המונעים באופן אינדוקטיבי מבטלים את הצורך בחוטי חיישנים?

החוליה החלשה במערכת בקרת הטמפרטורה של מחמם PTFE היא לרוב לא החיישן, אלא החוט המחובר אליו-כבל ארוך ועדין שעובר דרך אדים קורוזיביים, אזורי התזה כימיים ופריסות ציוד ארוזות שבהם ניתן לצבוט, להתקלקל או לחתוך אותו. דור חדש זה של טכנולוגיית זיהוי טמפרטורה מבטל לחלוטין את החיבור הפיזי הזה, על ידי טעינת החיישן דרך האוויר באמצעות אינדוקציה מגנטית.

טכנולוגיה חדשנית זו משלבת שידור כוח אינדוקטיבי ותקשורת אלחוטית-קצרה למכשיר חישה אטום לחלוטין עבור סביבות כימיות עוינות. בתחום החדש של מערכות אלחוטיות לחימום חיישן PTFE המופעל על ידי אינדוקטיבי, כבל החיישן מוחלף במודול אלקטרוני מוקף שעשוי לפעול ללא חיבור חשמלי ישיר דרך קיר המיכל.

הבעיה עם חיווט חיישן סטנדרטי לאמינות
מחממי טבילה PTFE נמצאים בשימוש נרחב במערכות עיבוד כימיות בהן הטמפרטורה נשלטת על ידי צמדים תרמיים משובצים או RTDs. בעוד שאלמנט החיישן עצמו עשוי לעמוד בפני סביבות קורוזיביות מאוד, החיווט הקשור הוא לעתים קרובות נקודת התורפה במערכת.

מצבי כשל אופייניים כוללים:

תקיפה כימית על בידוד תיל

מים נכנסים דרך מחברים

רטט שובר מוליכים

נזק לתהליך במהלך תחזוקה

הפרעות אלקטרומגנטיות בסביבה התעשייתית

בייצור מוליכים למחצה, ליטוש מתכת ויישומי חומצה אגרסיביים, אפילו תקלות קטנות בחיווט עלולות להוביל לאי יציבות בטמפרטורה, אזעקות מטרד או כיבוי פתאומי של תנור חימום.

הסרת החוט מבטלת את אחת מבעיות התחזוקה העקשניות ביותר במערכות חימום כימיים.

כיצד פועלת העברת כוח אינדוקטיבית
פעולתו דומה מאוד לטכניקת הטעינה האלחוטית המופעלת בגאדג'טים הניידים של ימינו.

סליל ראשי חיצוני
סליל ראשי זעיר מותקן בחלקו החיצוני של מיכל התהליך ומעטף ב-PTFE או בחומר עמיד כימית אחר. סליל זה מופעל על ידי מעגל מניע- נמוך שיוצר שדה מגנטי משתנה.

הסליל ממוקם מחוץ למיכל וכך ההתקנה מתאפשרת מבלי לשבור את דופן המיכל.

פנימי של סליל משני
לאזור הקר של התנור יש מודול אטום עם סליל משני בהתאמה. כאשר הוא ממוקם במרחק של סנטימטרים ספורים מהסליל הראשי, השדה המגנטי המשתנה בזמן מייצר זרם חשמלי בפיתול המשנית.

העברת אנרגיה זו מפעילה חבילת אלקטרוניקה זעירה המכילה:

MCU נמוך-

מעגלי מיזוג אות תרמי או RTD

אלקטרוניקה - תקשורת אלחוטית

רכיבי ויסות כוח

מרחק העברת הכוח האינדוקטיבי קצר בכוונה, בסדר המרווח המשמש במערכות טעינת טלפון אלחוטי.

החיישן אטום לחלוטין
מיקומי תקלות פוטנציאליים כוללים מגעים חשמליים חשופים באמבט SPM, מערכת תחריט חומצה או קו ציפוי. אין חולשות בעיצוב האינדוקטיבי האלחוטי.

החיישן מוגן מפני תנאי תהליך אגרסיביים בבועה אלחוטית אינרטית.

מכיוון שאין חיבור קווי דרך קיר המיכל:

לא נעשה שימוש בבלוטות כבלים

מגן על המחבר מפני קורוזיה

מסלולי הכניסה של לחות ממוזערים

מתח מכני מתבטל

האלקטרוניקה של החיישנים עדיין סגורה במלואה בחומרים עמידים בפני כימיקלים, בדרך כלל PTFE, PFA או בתי פלואורפולימר מומחים.

מדידת טמפרטורה ללא-מגע
במכלול המחמם עדיין יש צמד תרמי טיפוסי הממוקם ליד אזור החימום. ההבדל הוא באופן שבו האות מעובד ונשלח.

במקום לשלוח את פלט המילי-וולט הזעיר על פני חיבורים אנלוגיים ארוכים, האלקטרוניקה המיקרוסקופית המשולבת מגבירה ומדיגטת את האות התרמי באופן מקומי.

לאחר מכן הטמפרטורה הנצפית נשלחת באופן אלחוטי למערכת הבקרה באמצעות פרוטוקול תקשורת לטווח קצר.-

פרוטוקולים אפשריים לתקשורת
בתעשייה נחקרות מספר טכניקות אלחוטיות למערכות תרמיות:

Bluetooth Low Energy (BLE)

טלמטריה קניינית בתעשייה בתדר נמוך

מערכות תקשורת תעשייתיות בקרבת שטח

ארכיטקטורות עבור רשתות רשת עם הספק נמוך

BLE מספק קלות שימוש ותאימות, בעוד שפתרונות קנייניים בתדר נמוך יכולים להעניק עמידות רבה יותר לרעש חשמלי תעשייתי ולהפרעות מתכתיות.

יתרונות בתנאים כימיים קשים
היתרונות של שיטת החיישן האלחוטי PTFE המחמם באמצעות אינדוקטיביות רלוונטיים במיוחד ביישומי עיבוד כימיים קשים.

יותר עמידות בפני קורוזיה
אין חדירות חוטים או טרמינלים חשופים ממזערת את מספר הרכיבים הכפופים לתקיפה על ידי אדי חומצה.

קל יותר לתקן מחדש
ניתן לחוש מערכות חימום ישנות יותר באופן אלחוטי על ידי הוספת סלילי אינדוקציה חיצוניים לעתים קרובות ללא החלפת מיכל ניכרת.

תחזוקה נמוכה יותר
מפחית בעיות החלפת כבלים ומחברים, ומצמצם את דרישות השירות במערכות שקשה-לגישה- אליהן.

אמינות רבה יותר
על ידי הסרת המוליכים הפיזיים, מספר מקורות טיפוסיים של תקלות בחיישנים לסירוגין וחוסר יציבות האות בוטלו.

פיתוח-יישומים
העניין בטכנולוגיית חישה אלחוטית המונעת באופן אינדוקטיבי נמצא בעלייה במספר תחומים.

עיבוד רטוב של מוליכים למחצה
תהליכים כימיים נקיים במיוחד- נתמכים על ידי מכשירים אטומים בעלי הסיכון הנמוך ביותר לזיהום.

גימור וציפוי, מתכת
מכלולי חיווט קונבנציונליים מתכלים באופן שגרתי על ידי אטמוספרות קורוזיביות בקווי ציפוי ובמיכלי תחריט.

ייצור כימיקלים בטוהר גבוה
חיישנים אטומים אלחוטיים מפשטים עיצובים של ציוד סניטרי או עמיד בפני כימיקלים ומצמצמים את נתיבי הדליפה.

אתרי תהליכים מסוכנים
צמצום מספר חדירות הכבלים יכול לשפר את הבטיחות ולפשט את ארכיטקטורת המערכת במצבים מסוכנים מבחינה כימית.

אתגרים הנדסיים עדיין בחקירה
ישנם מספר מכשולים הנדסיים שפועלים אחריהם למרות היתרונות הגדולים של הטכנולוגיה.

יעילות העברת כוח
היעילות של החיבור האינדוקטיבי פוחתת באופן דרמטי עם הגדלת המרחק וחוסר היישור. מיקום הסליל חייב להיות יציב.

עמידות לחום
האלקטרוניקה המשולבת חייבת לשרוד טמפרטורות גבוהות בקרבת האזור הקר של המחמם ללא סחיפה או תקלה לטווח ארוך.

SI אלחוטי
בסביבה תעשייתית, הרעש האלקטרומגנטי, מבני המתכת והמשטחים הרפלקטיביים עשויים להשפיע על מהימנות התקשורת האלחוטית.

יציבות של אנקפסולציה לטווח ארוך-
מערכת המעטפת של פלואורפולימר חייבת לשרוד שנים של מחזורי טמפרטורה וחשיפה כימית.

עם זאת, שיפורים באלקטרוניקה בהספק נמוך ובתקשורת אלחוטית תעשייתית מגבירים בהדרגה את גמישות המערכת.

המהלך לקראת מערכות חימום PTFE חכמות יותר
הפיתוח של טכנולוגיית חימום PTFE מתמקד יותר ויותר לא רק בעמידות גבוהה יותר בפני קורוזיה אלא גם באינטליגנציה טובה יותר של חישה ויכולת תחזוקה חיזוי.

חיישנים אלחוטיים המונעים באופן אינדוקטיבי הם התאמה טבעית לפיתוחים גדולים יותר בתעשייה כגון:

ציוד תהליכי חכם

רשתות חיישנים מבוזרות

ארכיטקטורות לתחזוקה מופחתת

אבחונים מנבאים

ניטור תהליכים כימיים בעידן הדיגיטלי

על ידי ביטול חיבורים פיזיים שבירים, מערכת החיישנים עצמה הופכת לחזקה יותר וקלה יותר לשילוב בסביבות תעשייתיות אוטומטיות.

מסכם
חיישני טמפרטורה אלחוטיים המופעלים באופן אינדוקטיבי חותכים סוף סוף את הכבל הפיזי האחרון שלהם למערכות ניטור תנור PTFE. טכנולוגיות אלו מספקות חשמל בצורה מגנטית למרחק קצר ומשדרות נתוני טמפרטורה באופן אלחוטי כדי להתגבר על רבות מבעיות האמינות הקשורות לחיווט חיישנים מסורתיים.

התוצאה היא פלטפורמת חיישנים עמידה בפני קורוזיה, המשתמשת במבנה פלואורפולימר אטום, משולבת אלקטרוניקה בהספק נמוך ותקשורת אלחוטית, המסוגלת להשתמש בתנאים תעשייתיים תובעניים. ככל שהפיתוח מתקדם, התפיסה האלחוטית של מחמם PTFE באמצעות חיישן PTFE צפוי להפוך לחיוני יותר ויותר במערכות מודרניות לעיבוד כימי ובקרה תרמית.

בציוד מודרני לעיבוד תרמי, אמינות טובה יותר מושגת לפעמים לא על ידי הוספת חומרה נוספת, אלא על ידי מחיקת רכיבים מסוכנים לחלוטין. לעתים קרובות, הכבל הטוב ביותר הוא, בסופו של דבר, זה שלא קיים.