Mångpunktsmätning – när en mätpunkt inte räcker
En temperaturgivare visar temperaturen där själva mätningen sker. I många processer räcker det bra. Men i större tankar, reaktorer och andra processkärl kan temperaturen skilja sig mellan olika nivåer och positioner. Ett enda mätvärde behöver därför inte representera temperaturen i hela processen.
Med mångpunktsmätning mäts temperaturen på flera bestämda platser. På så sätt går det att följa temperaturfördelningen och se sådant som inte framgår av en ensam mätpunkt.
Varför kan temperaturen skilja sig i samma process?
Temperaturen är inte alltid jämnt fördelad i ett processkärl. Vätska eller gas kan röra sig olika genom processen, omblandningen kan variera och värme kan tillföras eller avledas på olika platser. Kemiska reaktioner kan dessutom skapa lokala områden med högre eller lägre temperatur.
En givare placerad mitt i en tank kan därför visa en stabil temperatur samtidigt som temperaturen är annorlunda längre upp eller längre ner. Problemet är då inte att givaren mäter fel. Den visar helt enkelt temperaturen på den plats där den sitter.
Det här är också en fortsättning på samma princip som beskrivs i Temperaturskolans artikel om att välja temperaturgivare utifrån sin process: mätpunktens placering påverkar hur användbart mätvärdet blir.
Vad är mångpunktsmätning?
Vid mångpunktsmätning används flera mätpunkter för att registrera temperaturen på olika platser i samma process. Mätpunkterna kan exempelvis placeras på olika höjder i en tank eller på flera positioner i ett större processkärl.
En mångpunktsgivare samlar flera sådana mätpunkter i en gemensam konstruktion. Det gör det möjligt att få flera temperaturvärden genom en processanslutning i stället för att installera en separat temperaturgivare och anslutning för varje mätpunkt.
Resultatet blir inte bara fler temperaturvärden. Genom att jämföra värdena går det att skapa en temperaturprofil över processen.
Vad visar en temperaturprofil?
Anta att temperaturen mäts på fem olika nivåer i en tank. Om samtliga mätpunkter ligger nära varandra temperaturmässigt tyder det på en jämn temperaturfördelning. Om temperaturen däremot stiger eller sjunker tydligt mellan nivåerna finns en temperaturgradient som en ensam givare inte hade kunnat visa.
Samma princip kan användas för att identifiera lokala varma eller kalla områden, temperaturskiktning och förändringar i hur värmen fördelas över tid. Informationen kan sedan användas vid övervakning, reglering och felsökning av processen.
Mångpunktsmätning handlar därför inte främst om att mäta samma temperatur flera gånger. Syftet är att förstå hur temperaturen varierar beroende på var i processen man mäter.
När är flera mätpunkter användbara?
Behovet uppstår framför allt när temperaturskillnader mellan olika delar av processen har betydelse. Det kan exempelvis gälla stora tankar och cisterner där temperaturen kan variera mellan olika nivåer, eller reaktorer där värmeutveckling och flödesförhållanden kan skapa lokala temperaturskillnader.
Mångpunktsmätning kan även vara relevant när det finns få möjliga processanslutningar. Flera mätpunkter kan då samlas genom en gemensam anslutning. Det minskar behovet av att göra flera separata genomföringar i kärlet och kan förenkla både installation och underhåll.
Mätning i en eller flera riktningar
Hur mätpunkterna placeras beror på vilken temperaturfördelning man behöver följa. Vid 1-dimensionell mångpunktsmätning ligger punkterna längs en huvudsaklig riktning, exempelvis på olika höjder i en tank. Det ger en temperaturprofil genom en bestämd del av processen.
I större processkärl kan även 3-dimensionell mätning användas. Då fördelas mätpunkterna både vertikalt och horisontellt för att ge information från flera delar av volymen. Det är användbart när temperaturen kan variera mellan olika zoner och en linjär temperaturprofil inte ger tillräcklig information.
Pt100 eller termoelement?
Mätpunkterna kan byggas med olika typer av mätelement beroende på processens krav. INOR:s mångpunktsgivare kan exempelvis utföras med både Pt100-element och termoelement.
Pt100-givare används ofta när god noggrannhet och stabilitet efterfrågas inom givarens användbara temperaturområde. Termoelement används bland annat vid högre temperaturer och i processer där konstruktionen behöver tåla krävande förhållanden.
Valet görs därför på samma sätt som vid annan industriell temperaturmätning. Temperaturintervall, responstid, processmiljö och krav på mätningen behöver bedömas tillsammans.
Placeringen av mätpunkterna måste utgå från processen
Fler mätpunkter ger inte automatiskt bättre information. Punkterna behöver placeras där temperaturskillnaderna faktiskt är relevanta. Ett stort antal mätpunkter på fel platser kan fortfarande ge en dålig bild av processen.
Vid utformningen behöver man därför bland annat ta hänsyn till kärlets form och storlek, flödesförhållanden, processmedium, temperatur och tryck samt hur processen värms, kyls eller blandas. Även underhåll, svarstid och eventuella krav på redundans kan påverka konstruktionen.
Målet är att varje mätpunkt ska bidra med information som gör temperaturprofilen mer representativ för processen.
En bättre bild av temperaturfördelningen
En ensam temperaturgivare svarar på frågan hur varmt är det här? Mångpunktsmätning kan även svara på hur förändras temperaturen genom processen?
När temperaturfördelningen har betydelse för drift, reglering eller övervakning ger flera välplacerade mätpunkter därför ett bättre beslutsunderlag än ett enskilt temperaturvärde.
Läs mer om mångpunktsgivare för industriell temperaturmätning och hur mätpunkterna kan anpassas efter processens geometri och mätuppgift.