Was ist ein Widerstandsthermometer?
Widerstandsthermometer sind Geräte, die in chemischen Anlagen zur Messung der Temperatur von Prozessflüssigkeiten (Flüssigkeiten und Gasen) verwendet werden.
Obwohl auch Thermoelemente als Temperaturmessgeräte verwendet werden, haben Widerstandsthermometer weniger Messfehler als Thermoelemente und sind genauer, insbesondere bei niedrigen Temperaturen. Aus diesem Grund werden sie häufig verwendet, wenn der Schwerpunkt auf niedrigen Temperaturen liegt oder wenn hohe Temperaturen nicht so häufig gemessen werden.
Sie sind auch bei der Temperaturmessung in Chemieanlagen weit verbreitet, da sie bei Verwendung von Schutzrohren für eine Vielzahl von Flüssigkeiten eingesetzt werden können.
Anwendungen von Widerstandsthermometern
Widerstandsthermometer werden zur Messung der Temperatur von Prozessflüssigkeiten (Flüssigkeiten und Gase) verwendet, die in Rohrleitungen oder Tanks fließen oder gelagert werden. Sie werden insbesondere zur Anzeige, Steuerung und Regelung von Temperaturen eingesetzt.
Beispiele hierfür sind die Messung der Temperatur des Kühlwassers am Ein- und Ausgang eines Wärmetauschers und die Anpassung der Kühlwassermenge an die ausgetauschte Wärmemenge oder die Messung der Temperatur eines Gases bei der Messung der Durchflussmenge eines Blendendurchflussmessers und die Anwendung einer Temperaturkompensation.
Widerstandsthermometer haben einen geringen Temperaturfehler und eine hohe Genauigkeit, so dass sie zur Kontrolle von Bereichen mit geringerer Temperatur oder zur Kontrolle und Steuerung von Frostschutzmitteln mit niedriger Temperatur verwendet werden können.
Funktionsweise von Widerstandsthermometern
Widerstandsthermometer messen Temperaturänderungen, indem sie sich die Eigenschaft von Metallen zunutze machen, dass sich ihr Widerstandswert mit der Temperatur ändert. Im Allgemeinen erhöht sich der Widerstand von Metallen mit steigender Temperatur, und diese Eigenschaft wird genutzt, in vielen Fällen bei Platin.
Da die Temperatur in industriellen Prozessen in der Regel mit einem Strom von 4-20 mA gesteuert und geregelt wird, gibt es auch Produkte mit einem in den Anschlusskasten des Widerstandsthermometer eingebauten Wandler, der einen 4-20-mA-Ausgang ermöglicht. Solche Produkte sind sehr praktisch, da sie einen Wandler im Schaltschrank überflüssig machen.
Widerstandsthermometer werden auch in Bezug auf ihre Güteklasse spezifiziert. Obwohl diese Geräte eine hohe Präzision und genaue Temperaturmessung ermöglichen, hängt die erforderliche Genauigkeit von der verwendeten Prozessflüssigkeit (Flüssigkeit oder Gas) ab und muss berücksichtigt werden. Wenn die thermische Reaktion jedoch langsam ist, funktioniert das Gerät je nach den physikalischen Eigenschaften des verwendeten Prozessmediums (Flüssigkeit oder Gas) möglicherweise nicht gut, so dass bei der Durchführung von Präzisionssteuerungen und -regelungen Vorsicht geboten ist.
Verdrahtungsmethoden für Widerstandsthermometer
Es gibt drei Verdrahtungsmethoden für Widerstandsthermometer: 2-Draht, 3-Draht und 4-Draht. 2-Draht ist die einfachste Methode mit einem Draht an jedem Ende des Widerstandsthermometers, hat aber den Nachteil, dass der Widerstandswert der Verdrahtung ohnehin addiert wird. Dies ist unpraktisch, da der Widerstand der Leitungen im Voraus gemessen und kompensiert werden muss.
Die Drei-Draht-Methode ist die gebräuchlichste Verdrahtungsmethode mit zwei Drähten an einem Ende des Widerstandsthermometers und einem Draht am anderen Ende; wenn der elektrische Widerstand der drei Drähte gleich ist, kann der Widerstand der Drähte vernachlässigt werden; die Vier-Draht-Methode hat zwei Drähte an jedem Ende des Widerstandsthermometers. Sie ist zwar teurer, aber der Widerstand der Drähte kann vollständig vernachlässigt werden.
Weitere Informationen zu Widerstandsthermometern
Vergleich von Widerstandsthermometern und Thermoelementen
Widerstandsthermometer und Thermoelemente sind beides Temperaturmessgeräte, aber es gibt Unterschiede im Temperaturmessbereich und in der Genauigkeit.
1. Hauptmaterialien und Messtemperaturbereiche
Widerstandsthermometer
Es gibt Platin, Kupfer, Nickel und Platin-Kobalt, die jeweils einen unterschiedlichen Temperaturmessbereich von bis zu 600 °C haben.
Thermoelemente
Es werden Platin-Rhodium-Legierungen, Nickel-Chrom-Legierungen, Eisen und Kupfer verwendet, mit unterschiedlichen Temperaturmessbereichen. Je nach verwendetem Material und dessen Zusammensetzung gibt es unterschiedliche Bezeichnungen wie „B“, „R“, „K“ usw. Die Überhitzungsbetriebstemperatur für B-Thermoelemente beträgt 1700 °C. Thermoelemente werden für die Messung hoher Temperaturen verwendet.
2. Messgenauigkeit
Widerstandsthermometer
Es gibt zwei Messgenauigkeitsklassen von Widerstandsthermometern, A und B. Vergleicht man die Toleranzen von Widerstandstemperaturfühlern der Klasse A bei 450 °C, der maximalen Messtemperatur für Widerstandstemperaturfühler der Klasse A, so betragen die Toleranzen ±1,05 °C für Klasse A und ±2,55 °C für Klasse B.
Thermoelemente
Thermoelemente haben die Messgenauigkeitsklassen 1 bis 3, die für jeden Messtemperaturbereich angegeben sind. Wenn das Thermoelement (K) bei 450°C liegt, beträgt die Toleranz ±1,8 °C für Klasse 1, ±3375 °C für Klasse 2 und 450 °C ist für Klasse 3 nicht angegeben. Aus den Toleranzen lässt sich schließen, dass Widerstandsthermometer eine höhere Messgenauigkeit als Thermoelemente haben und für Messungen verwendet werden, bei denen eine hohe Genauigkeit erforderlich ist.