Sovelluskuvaus

Valitse oikea kosteusmittalaite korkean kosteuden sovelluksellesi

Erittäin kosteiden ympäristöjen ilmankosteuden mittaus on haastavaa. Saturaatio aiheuttaa tällaisessa ympäristössä kondensaation muodostumista kaikille pinnoille, myös antureihin, minkä vuoksi mittaaminen voi olla joillakin teknologioilla mahdotonta.

Teollisuustuotanto ja -prosessit Meteorologia

Vaisala HUMICAP® -teknologia kestää kondensaatiota, mutta sekin tarvitsee aikaa kosteuden vaikutuksista palautumiseen, ennen kuin se tuottaa taas luotettavia mittausarvoja. Tyypillisiä sovelluksia, joissa kosteus voi olla suuri tai voidaan odottaa ajoittaista kondensaatiota, ovat kuivausprosessit, testikammiot, paloilman kostuttimet, meteorologiset mittaukset ja polttoainekennot.

Jotta voidaan varmistaa tarkat mittaukset myös kondensaatiota aiheuttavissa ympäristöissä, tarvitaan Vaisalan kondensaationestoteknologiaa. Mittapään lämmitys pitää anturin lämpötilan jatkuvasti ympäristön lämpötilaa korkeampana, jotta kondensaatiota ei pääse koskaan muodostumaan.

Mittapään lämmityksen haittapuolena on, että suhteellista kosteutta ei voi mitata, sillä anturi lämmitetään ympäristön lämpötilaa lämpimämmäksi. Tässä tilassa voidaan mitata riippumattomia kosteusparametreja, kuten kastepistettä ja sekoitussuhdetta. Myös suhteellista kosteutta voidaan kuitenkin mitata käyttämällä Indigo520-lähettimessä ylimääräistä lämpötila-anturia.

Toimintaperiaate

Lämmityselementti mittapään rungossa lämmittää koko mittapäätä. Tässä kuvassa mittapää ja suodatin on esitetty punahehkuisina sen kuvaamiseksi, miten mittapään lämmitys pitää suodattimen sisäisen mikroilmaston ympäristöä lämpimämpänä. Todellinen lämpötila on vain muutaman asteen ympäristön lämpötilaa korkeampi. Seuraavassa on esimerkki:

Ulkoiset olosuhteet:

Ta = 14 °C
RHa = 97% RH
Tda = 13 °C

Lämmitetty HMP7-mittapää:

Ts = 16 °C
RHs = 83% RH
Tda = 13 °C (laskettu)

Kuten tästä esimerkistä ilmenee, lämmitys ei vaikuta kastepisteeseen.

Kastepiste on lämpötila, jossa kondensaatio alkaa eli jossa suhteellinen kosteus olisi 100 %, jos ilmaa jäähdytettäisiin.

Sana "suhteellinen" viittaa kosteuden yhteydessä ilmassa olevan vesihöyryn ja suurimman kyseisessä lämpötilassa fyysisesti mahdollisen vesihöyryn määrän väliseen suhteeseen.

Huom. HMP7-mittapään lämmitystila yksin käytettynä lähettää pelkän kastepistelämpötilan digitaalisesti (Modbus RTU RS-485:n kautta). Indigo-lähetintä käytettäessä voidaan käyttää myös analogialähtöä. Jos tarvitaan suhteellisen kosteuden tai lämpötilan mittausta, Indigo520-lähettimen mukana täytyy tilata erillinen ympäristön lämpötilan mittapää (TMP1), jotta kosteus voidaan laskea kastepisteen ja lämpötilan lukemista.

Siirtyminen HMT337WP:stä (lämmitetystä mittapäästä) Indigo-ratkaisuun

Erittäin kosteissa käyttökohteissa, joissa on nyt käytössä HMT337WP, suosittelemme käyttämään Indigo520- lähetintä yhdessä TMP1- ja HMP7-mittapäiden kanssa siten, että kondensaationestotila on poissa käytöstä. Uusi Indigo-alusta perustuu samalle mittausteknologialle kuin edeltäjänsäkin. Indigo-alustan tärkein ja kysytyin uusi ominaisuus on älykkäiden mittapäiden vaihdettavuus. Monet toiminnot, jotka ovat perinteisesti sisältyneet lähettimeen, on nyt sen sijaan rakennettu mittapäähän. Tämä mahdollistaa vaihdon kentällä ja ristiin toimivat kokoonpanot. Seuraavissa kuvissa esitetään aiempien ja uusien mittalaitteiden perusosat. Mittapäiden kärkien mitat sekä suodattimet ja asennustarvikkeet ovat samat, eli esimerkiksi HMP7-kosteusmittapää sopii samaan prosessiyhteeseen kuin HMT337-mittapää.

HMT337-lähettimen osat

Lämmitetty kosteusmittapää (kastepistelähtö)
Lämpötilamittapää
Kiinteät kaapelit mittapäästä lähettimeen
1. optioina 2, 5, 10 ja 20 metrin kaapelit
Lähetin
1. näytöllä tai ilman
Virtakaapelin läpivienti
1. 24 VAC/DC, 100–240 VAC
Lähtösignaalien kaapeliläpivienti
1. 2 tai 3 analogialähtöä
2. RS-232, RS-485 tai LAN
3. 2 relettä
4. HM70-yhteensopiva huoltoportti

Indigo520-lähettimen osat

Lämmitetty HMP7-kosteusmittapää (kastepistelähtö)
Lämpötilamittapää TMP1
Kiinteät kaapelit mittapäästä lähettimeen
1. optioina 1, 3, 5 ja 10 metrin kaapelit
Lähetin
1. näytöllä tai ilman
Virtakaapelin läpivienti
1. 24 VAC/DC, 100–240 VAC, PoE+
Lähtösignaalien kaapeliläpivienti
1. 4 analogialähtöä
2. Ethernet Modbus TCP/IP
3. 2 relettä
4. sisäinen verkkopalvelin
5. huoltoportti**
6. analogialähtö**
7. **lisätään myöhemmin

Mittapään lämmitysteknologian historia

Vaisala kehitti mittapäiden lämmitysteknologian alun perin yli 25 vuotta sitten sääsovelluksissa tarvittaviin hankaliin ulkomittauksiin ja muokkasi sitä sittemmin teollisuussovelluksia varten. Teollisuuden erittäin kosteissa käyttökohteissa lämpötila voi muuttua nopeasti, mikä aiheuttaa kondensaatiota. Mittapään lämmitysteknologia eliminoi kondensaation aiheuttamat käyttökatkokset ja mahdollistaa jatkuvat mittaukset kondensaatio- tai saturaatio-olosuhteissa.

Indigo520-lähetin on kestävä teollisuuslähetin, johon voi asettaa 1–2 Vaisala Indigo -yhteensopivaa mittapäätä kosteuden, lämpötilan, kastepisteen, hiilidioksidin, vetyperoksidin tai öljyn kosteuden mittaamiseen. Lähetin voi mitata myös ilmanpainetta lisämoduulin avulla. TMP1 on suunniteltu vaativiin lämpötilamittauksiin teollisuuden käyttökohteissa, joissa tarvitaan erittäin hyvää tarkkuutta ja kestävyyttä. HMP7 puolestaan on suunniteltu olosuhteisiin, joissa on kosteus erittäin suuri tai vaihtelee nopeasti ja joissa tarvitaan erinomaista mittaussuorituskykyä ja kemikaalinkestoa. Yhdessä tämä järjestelmä antaa jatkuvasti tarkkoja mittauslukemia, joihin voit luottaa. Tärkeimmät ominaisuudet esitetään alla olevassa taulukossa.

Tuote	HMP7	TMP1	Indigo201 + HMP7	Indigo520 + TMP1 & HMP7	HMT317	HMM170
Mittapään lämmitys	Kyllä	Käytetään lämpötilakompensointiin	Konfiguroitavissa	Konfiguroitavissa	Konfiguroitavissa	Konfiguroitavissa
IP-luokka	IP66	IP66	IP66	IP66	IP66	Ei sovellu
Ympäristön lämpötila-anturi mahdollistaa suhteellisen kosteuden laskennan	**Mahdollinen ulkoisen lämpötilamittauksen avulla	Ei	Ei	t) Konfiguroitavissa	Ei	**Mahdollinen ulkoisen lämpötilamittauksen avulla
Käytettävissä olevat mittausparametrit	T_d, T_df, x, ppm, p_w **(RH, T, a, T_w, p_ws, h, dT)	T	t) T_d, T_df, x, p_w	T_d, T_df, x, p_w t) (RH, T, a, T_w, p_ws, h, dT)	T_d, T_df, x, p_w	T_d, T_df, x, ppm, p_w **(RH, T, a, T_w, p_ws, h, dT)
Syöttöjännite	18 ... 30 VDC	10 ... 35 VDC	Konfiguroitavissa: 10 ... 35 VDC, 24 VAC	Konfiguroitavissa: 10 ... 35 VDC, 24 VAC, 100 ... 240 VAC, 50/60 Hz	10 ... 35 VDC	15 ... 35 VDC
Digitaalinen lähtö	RS-485: Modbus RTU	RS-485: Modbus RTU	Ei mitään	Modbus TCP/IP, verkkopohjainen käyttöliittymä	RS-232: ASCII-sarjaliitäntä	RS-485: Modbus RTU
Analogialähtö	Ei mitään	Ei mitään	3 konfiguroitavaa analogialähtöä	4 konfiguroitavaa analogialähtöä	2 x	3 x
Näyttö	Ei	Ei	Valinnainen	Valinnainen	Ei	Ei
Parametrisointi	Insight-ohjelmisto	Insight-ohjelmisto	273956 tai USB-C	Kosketusnäyttö tai LAN	Pääteohjelma (esimerkiksi Putty)	Insight-ohjelmisto
USB-kaapeli (myydään erikseen)	242659 tai USB2	242659 tai USB2	Ei mitään, USB-C	219690 or USB2	238607	219690

** Suhteellisen kosteuden laskenta on mahdollista, kun ulkoisen lämpötilan tieto kirjoitetaan Modbus-rekisteriin
t) Konfiguroitavissa: tarvitaan ylimääräinen lämpötilamittapää

Mittapään asennus

Saatavana on asennustarvikkeita monenlaisiin käyttökohteisiin:

Kanava-asennus

1 = Kanavan seinämä
2 = Laippa
3 = Tiivistysrengas
4 = Tukitanko (ei sisälly HMT335:n sarjaan)
5 = Mittapään kiinnitysosa (kiinnitetään tukitankoon)
6 = Suhteellisen kosteuden mittapää

1 = Kanavan seinämä
2 = Laippa
3 = Tiivistysrengas
4 = Tukitanko
5 = Mittapään tuki (kiinnitetään tukitankoon)
6 = Kiinnitysholkki (kiinnitetään tukitankoon)
7 = Lämpötilamittapää (kiinnitetään kiinnitysholkkiin)

Kanava-asennussarja 210697 (215003 lämpötilamittapäälle HMT337)

1 = Suhteellisen kosteuden mittapää
2 = Kanavaliitin
3 = ISO 3/8- tai NPT 1/2 -kierre
4 = Swagelok-liitin
5 = Helat

Painetiiviit Swagelok-asennussarjat SWG12ISO38 ISO3/8”-kierteellä tai SWG12NPT12 NPT1/2”-kierteellä (SWG6ISO18 ISO1/8”-kierteellä tai SWG6NPT18 NPT1/8”-kierteellä lämpötilamittapäälle HMT337).

1 = Lämpötilamittapää
2 = Kanavaliitin
3 = Swagelok-liitin
4 = Helat

Esimerkkiasennus sääkaappiin

1 = PTFE-holkki
2 = Läpivientitiiviste, esimerkiksi AGRO 1100.12.91.065
3 = Ruostumattomasta teräksestä valmistettu nippuside tai vastaava kiinnike
4 = Tiivistettävä (silikonilla)
5 = Lämpötilamittapää
6 = Suhteellisen kosteuden mittapää
7 = HMP247CG, läpivientitiiviste AGRO (saatavana Vaisalalta)

HMP247CG: Höyrytiivis asennus kaapeliläpiviennillä.

1 = AGRO 1160.20.145 (T= –40 … +100 ºC) (ei saatavana Vaisalalta)
2 = Paineistetuissa ympäristöissä on käytettävä lukitusrengasta, esimerkiksi 11 x 1 DIN471

1 = Läpivientitiiviste, esimerkiksi AGRO 1100.12.91.065
2 = Paineistetuissa prosesseissa on käytettävä lukitusrengasta, esimerkiksi 6 x 0.7 DIN471

Eristys ja vuototiiviit prosessiliitokset

Kosteusmittapään asennuspaikan valinta voi olla haastavaa, kun suuren kosteuden lisäksi esiintyy lämpötilan vaihtelua.

Ajatellaan esimerkiksi kuivaussovellusta, jossa poistoilman kosteus on lähellä saturaatiota (RH 95 %) ja lämpötila on 40 °C. Mitä tapahtuu, jos mittapää asennetaan siten, että suodatin on prosessissa ja puolet mittapäästä on ympäristön lämpötilassa 25 °C? Tässä tilanteessa edes mittapään lämmitys ei välttämättä pysty kompensoimaan lämpöhäviötä, joka aiheutuu lämmön johtumisesta mittapään metallisen rungon läpi. Lämpöhäviö muodostaa kylmän pisteen prosessipuolelle, ja kondensaatio aiheuttaa epätarkkuutta mittaukseen. Ratkaisu tähän on mittapään täysi eristys.

Jos prosessikaasu on kylmempää kuin ympäristön ilma, on tärkeää, että mittapään prosessiliitos on tiivis. Jos liitos vuotaa, järjestelmään pääsee lämmintä ja mahdollisesti kosteaa ilmaa, joka voi aiheuttaa anturin lähelle kondensaatiota ja tuottaa näin mittausongelmia.

Ääriolosuhteet, kuten PEM-polttokennosovellukset

Joissakin vaativissa sovelluksissa mittapään lämmittäminen vain muutaman asteen verran ympäristön lämpötilaa lämpimämmäksi ei riitä. Yksi esimerkki tällaisesta sovelluksesta on polymeeri-elektrolyytti-membraani (PEM) -polttokenno. HMP7- ja HMT310-sarjojen tilauslomakkeissa on valittavissa sovelluskohtaisia kokoonpanoja. Näissä kokoonpanoversioissa mittapäätä lämmitetään suuremmalla teholla, jotta mittaus toimii ääriolosuhteissa. Näissä sovelluksissa voi käyttää myös HMP7-mittapäätä ja HMM170-moduulia, koska lämmitystoiminnot ovat vapaasti konfiguroitavissa Insight-PC-ohjelmistolla.

Yhteenveto

Anturin saturaation voi välttää kondensaatiota tuottavissa korkean kosteuden olosuhteissa käyttämällä mittalaitetta, joka hyödyntää mittapään lämmitysteknologiaa. Tämän lisäksi kunnollinen eristys ja vuotamaton asennus takaavat parhaan mahdollisen ympäristön luotettavalle kosteusmittaukselle.

Tässä asiakirjassa olevan vertailutaulukon avulla voit valita oikean tuotteen sovelluksellesi. Tarkemmat tuoteja ominaisuustiedot ovat datalehdissä, käyttöoppaissa ja tilauslomakkeissa.