Trong hệ đo lường công nghiệp, một phép đo nhiệt độ chính xác và ổn định là nền tảng để giữ nhịp điều khiển, bảo vệ thiết bị, và tối ưu hiệu suất dây chuyền, đặc biệt khi vòng PID vận hành sát ngưỡng tải và rung cơ học có thể làm nhiễu tín hiệu. Dòng cảm biến nhiệt độ SITRANS TS của Siemens được thiết kế dạng mô‑đun, cho phép tùy biến linh hoạt từ phần tử cảm biến, chèn đo, đầu nối, thermowell đến transmitter gắn đầu, nhằm đạt độ chính xác, độ bền và khả năng bảo trì tối ưu cho nhiều ngành, từ hóa dầu đến thực phẩm – dược.

Tổng quan dòng SITRANS TS

SITRANS TS là họ cảm biến nhiệt độ công nghiệp phục vụ đo nhiệt độ trong đường ống, bình chứa, bề mặt và khu vực yêu cầu vệ sinh, với các dòng: TS100, TS200, TS300, TS500 cùng biến thể TSinsert và TSthermowell. Thiết kế mô‑đun cho phép kết hợp linh hoạt đầu đo, ống cổ, kết nối quy trình, thermowell và transmitter để phù hợp tải quy trình, môi trường, tiêu chuẩn vệ sinh lẫn yêu cầu Ex.

Danh mục sản phẩm và khác biệt chính

Lợi ích kỹ thuật và vận hành

Thiết kế mô‑đun chuẩn hóa giúp giảm số lượng biến thể phụ tùng, rút ngắn lead time và đơn giản hóa tồn kho, đồng thời cho phép bảo trì/hiệu chuẩn chèn đo ngay khi đang vận hành. Nhờ cấu trúc chèn đo với lò xo ép đầu đo sát đáy thermowell và cáp MIC cách điện khoáng, hệ đo đạt tiếp xúc nhiệt tốt, chống rung cao và độ bền điện vượt yêu cầu tiêu chuẩn.

Kết nối quy trình và đầu nối

SITRANS TS hỗ trợ nhiều phương án kết nối quy trình: lắp nén, nén lò xo, núm hàn, hàn trực tiếp/hàn trong, mặt bích EN 1092/ASME 16.5, và các kết nối vệ sinh như clamp/dairy cho ngành thực phẩm – dược. Phần đầu kết nối có các lựa chọn nhôm, nhựa, thép không gỉ với cấp bảo vệ IP54, IP65, IP66/68 (1,5 m; 2 giờ), NEMA 4X, kèm tùy chọn cửa sổ/hiển thị cục bộ và bố trí chịu rung nặng.

Thermowell theo DIN 43772 và ASME B40.9

Thermowell bảo vệ chèn đo trước ăn mòn, áp lực, mài mòn và cho phép thay thế khi vận hành, với hai nhóm chính: fabricated (ống/hàn) cho tải thấp–trung bình, barstock (solid) cho tải trung bình–khắc nghiệt theo DIN 43772 dạng 2/3/4, và các hình học thẳng/thu gọn/thon theo ASME B40.9. Tùy chọn Van Stone đặt mặt bịt kín tại thanh barstock để tránh mối hàn trong vùng ướt, hữu ích với yêu cầu kín khuếch tán cao hoặc ứng dụng hydro.

Phần mở rộng (ống cổ) và tách nhiệt

Ống cổ tách nhiệt đầu kết nối khỏi nhiệt độ quy trình, hỗ trợ căn chỉnh đầu nối và chuẩn hóa chiều dài theo DIN 43772 (thông số X/M), qua đó giữ nhiệt độ đầu nối trong ngưỡng làm việc của đầu nối/transmitter. Công thức định tính: nhiệt độ tại đầu nối = nhiệt độ môi trường + mức quá nhiệt do quy trình, và có khuyến nghị rút ngắn chiều dài khi gặp rung mạnh hoặc đầu nặng bằng thép không gỉ.

Chèn đo, RTD và Thermocouple

Chèn đo TSinsert tích hợp phần tử cảm biến trong cụm bảo vệ, dùng cáp MIC cách điện magiê oxit nén chặt cho chống rung và ổn định điện, với thiết kế kiểu châu Âu (tháo lắp dễ, hành trình lò xo 8–10 mm) hoặc kiểu Mỹ (hành trình lò xo lớn, phù hợp dung sai ren NPT). Hai công nghệ cảm biến: RTD Pt100 (thiết kế lớp mỏng, tăng cường chống rung, hoặc dây quấn cho dải mở rộng) và thermocouple N/K/J/T/E/R/S/B tùy dải nhiệt và yêu cầu quy trình.

Phạm vi nhiệt độ và độ chính xác IEC

RTD phiên bản cơ bản/tăng cường: −50…+400 °C; phiên bản dải mở rộng: −196…+600 °C, với cấp dung sai theo IEC 60751: Lớp B Δt=±(0,30∘C+0,0050∣t∣)Δt=±(0,30∘C+0,0050∣t∣), Lớp A ±(0,15∘C+0,0020∣t∣)±(0,15∘C+0,0020∣t∣), Lớp AA ±(0,10∘C+0,0017∣t∣)±(0,10∘C+0,0017∣t∣) trong các phạm vi áp dụng. Thermocouple theo IEC 60584 có dung sai Class 1/2 theo từng loại và vùng nhiệt độ, ví dụ loại K Class 1 ±1,5∘C±1,5∘C trong −40…+375 °C, và theo phần trăm $\pm 0,004|t|$ ở vùng cao hơn.

Thời gian đáp ứng và yếu tố ảnh hưởng

Thời gian đáp ứng mô tả bởi T0.5/T0.9 phụ thuộc hình học thermowell, vật liệu, tiếp xúc nhiệt của chèn đo, kích thước đầu đo, môi trường và vận tốc dòng, với giá trị điển hình trong nước ở 0,4 m/s như RTD Ø6 mm không thermowell: T0.5 ≈ 6 s, T0.9 ≈ 15 s, trong khi barstock Ø24 mm: T0.5 ≈ 40 s, T0.9 ≈ 100 s. Thiết kế đầu vát ép quay của thermowell dạng 3 giúp cải thiện tiếp xúc với đầu đo và rút ngắn thời gian đáp ứng so với dạng thẳng cùng đường kính.

Độ sâu nhúng và sai số truyền nhiệt

Để giảm sai số truyền nhiệt do môi trường xung quanh và kích thước thermowell/đầu nối/đường ống, khuyến nghị độ sâu nhúng tối thiểu trong chất lỏng $\ge \text{TSL}+5\times \text{đường kıˊnh}$, và trong không khí $\ge \text{TSL}+10\dots 15\times \text{đường kıˊnh}$, đồng thời chọn vị trí có lưu tốc cao hơn và cách nhiệt phần ngoài. Khi không thể đáp ứng bằng thermowell, cân nhắc đo trực tiếp không thermowell nếu điều kiện cho phép về an toàn và bảo vệ cơ học.

Transmitter gắn đầu SITRANS TH

Transmitter gắn đầu SITRANS TH xử lý tuyến tính hóa, tăng cường tín hiệu tại chỗ, cách ly EMC, và truyền tín hiệu chuẩn 4–20 mA/HART hoặc bus, đồng thời tích hợp mối nối tham chiếu cho thermocouple để loại bỏ nhu cầu cáp bù/đường nhiệt trong nhiều trường hợp. Các biến thể gồm TH100 (cơ bản, 4–20 mA, 1×Pt100), TH320 (đa năng, 4–20 mA hoặc 4–20 mA/HART, hỗ trợ RTD/TC), TH420 (an toàn cao, 4–20 mA/HART, hỗ trợ 2 cảm biến 2×4 dây, dự phòng nóng, phát hiện trôi, chẩn đoán mở rộng).

Kết nối điện: 2/3/4 dây và khuyến nghị

Kết nối 2 dây cộng thêm điện trở đường dây vào kết quả đo nên chỉ phù hợp khi đã bù trừ hệ thống, còn 3 dây loại bỏ ảnh hưởng điện trở nếu điện trở các dây/đầu cuối tương đương và cùng nhiệt độ, điều kiện khó đảm bảo trong thực tế công nghiệp. Kết nối 4 dây loại bỏ điện trở đường dây và là lựa chọn an toàn nhất cho độ chính xác cao, bên cạnh đó có tuỳ chọn 2×4 dây với TH420 để triển khai dự phòng nóng mà không phải chịu nhược điểm của mạch 3 dây khi yêu cầu an toàn chức năng.

Điều kiện môi trường, khí hậu và IP

Giới hạn nhiệt độ tại đầu kết nối phụ thuộc loại đầu và việc tích hợp transmitter, ví dụ đầu nhôm/thép không gỉ thường −40…+100 °C không transmitter và −40…+80 °C khi có transmitter, cần tuân thủ chỉ dẫn riêng cho khu vực nguy hiểm. Các dòng TS100/TS200/TS500/TSinsert đáp ứng hạng mục khí hậu IEC 60654‑1 C3 (vị trí che chắn) và D2 (ngoài trời) cho vùng khí hậu nhiệt đới, còn đầu lạnh cáp/giắc thường < 80 °C.

Phê duyệt Ex và hàng hải

SITRANS TS có tùy chọn phê duyệt an toàn nội tại “i/IS” (vùng 0–2/20–22), vỏ chống cháy “d/XP”, bảo vệ bụi “t/DIP”, không phát tia lửa “ec/nA/NI”, với biến thể và mã đầu kết nối tương ứng, cùng chứng nhận khu vực như ATEX/IECEx/cFMus/cCSAus/NEPSI/EACEx. Nhiều biến thể đạt phê duyệt hàng hải DNV GL, phù hợp ứng dụng trên tàu và ngoài khơi.

Vật liệu và ứng dụng hydro

Vật liệu tiêu biểu gồm 1.4404/1.4435 (316L), 1.4571 (316Ti), các thép hợp kim chịu nhiệt 1.4841, hợp kim niken như Hastelloy C276 (2.4819) và Monel 400 (2.4360), cùng duplex/super duplex 1.4462/1.4410 cho môi trường clorua, lựa chọn theo nhiệt độ, áp lực, ăn mòn và rung. Với hydro, nhờ chiều dày vật liệu lớn, khuếch tán H2 nhỏ và có thể dùng kết nối Van Stone/hàn xuyên thấu hoàn toàn để nâng kín khuếch tán khi có yêu cầu cao.

Kiểm tra, chứng chỉ và truy xuất

Ngoài tuân thủ tiêu chuẩn, có các gói kiểm tra: áp suất thủy tĩnh (C31), rò rỉ heli (C32), thẩm thấu màu (C33), hiệu chuẩn so sánh Y33 (lưu giá trị trong transmitter), và chứng chỉ EN 10204 3.1/3.2 cho phần tiếp xúc môi trường nhằm bảo đảm truy xuất lô vật liệu và dữ liệu đo. Tài liệu WPS/PQR cho mối hàn được cung cấp để hỗ trợ nghiệm thu và tuân thủ kỹ thuật hàn.

Quy trình lựa chọn cấu hình (gợi ý nhanh)

• Xác định công nghệ cảm biến theo dải nhiệt, độ chính xác, tốc độ đáp ứng và rung động quy trình (RTD cho chính xác cao; TC cho dải rất cao).

• Chọn thermowell theo tải: ống/hàn cho thấp–trung bình (dạng 2/3 DIN 43772), barstock cho trung bình–khắc nghiệt (dạng 4; thon hoặc thu gọn theo lưu tốc), xem xét Van Stone cho yêu cầu kín khuếch tán.

• Tính độ sâu nhúng theo quy tắc TSL + 5D (chất lỏng) hoặc TSL + 10–15D (không khí), ưu tiên vị trí lưu tốc cao và cách nhiệt phần ngoài.

• Chọn ống cổ để tách nhiệt đầu nối, tối ưu chiều dài theo công thức nhiệt độ đầu nối và điều kiện rung.

• Chọn đầu kết nối theo IP/NEMA, vật liệu, hiển thị cục bộ, yêu cầu Ex, và tương thích đầu nối cáp.

• Chọn transmitter: TH100 cho cấu hình cơ bản, TH320 cho đa năng/HART, TH420 cho 2×4 dây, dự phòng nóng và chẩn đoán.

Checklist kỹ sư cơ điện tử

• Dải nhiệt vận hành, lớp chính xác IEC 60751/60584, tốc độ đáp ứng mục tiêu.

• Lưu tốc/áp lực/độ nhớt, hình học thermowell và phương pháp tính ASME PTC 19.3‑TW2016/Dittrich–Klotter để tránh cộng hưởng.

• Vật liệu tiếp xúc (316L/Hastelloy/Monel/duplex) theo ăn mòn, mài mòn và môi trường đặc thù như hydro.

• Kết nối 4 dây hoặc 2×4 dây, HART/bus, hiển thị cục bộ, cấp IP và phê duyệt Ex/hàng hải.

• Gói kiểm tra/chứng chỉ yêu cầu trong nghiệm thu (EN 10204 3.1/3.2, C31/C32/C33, Y33).

Câu hỏi thường gặp

• Khi nào nên chọn barstock thay vì fabricated? Khi áp lực, lưu tốc hoặc rung động cao, hoặc khi cần thon/thu gọn để cải thiện đáp ứng và độ bền cơ học theo tính toán chuẩn.

• TS300 clamp‑on phù hợp trường hợp nào? Khi cần đo bề mặt ống trong môi trường vệ sinh EHEDG mà không dừng máy, với chèn đo bạc ép lò xo và keo tản nhiệt giúp kết quả lặp lại cao.

• Kết nối 3 dây có đủ không? 3 dây yêu cầu điều kiện cân bằng khó đảm bảo trong thực tế, 4 dây loại bỏ điện trở đường dây và an toàn hơn cho độ chính xác, nhất là với transmitter.

• Transmitter TH420 khác gì TH320? TH420 hỗ trợ 2 cảm biến 2×4 dây, dự phòng nóng, phát hiện trôi, chẩn đoán mở rộng, trong khi TH320 là nền tảng đa năng 1 kênh với HART.

• Có hỗ trợ Ex và hàng hải không? Có các cấu hình ATEX/IECEx/CSA/FM/NEPSI/EACEx và DNV GL tùy mã đầu nối và vùng, đáp ứng vùng 0–2/20–22 cùng nhiều kiểu bảo vệ.

Kết luận

SITRANS TS cung cấp một kiến trúc đo nhiệt độ mô‑đun, bền bỉ, chính xác và dễ bảo trì, cho phép kỹ sư cơ điện tử tối ưu thiết kế điểm đo từ mức vật liệu – thermowell – ống cổ – đầu nối đến transmitter, đồng thời đảm bảo tuân thủ phê duyệt Ex/hàng hải và truy xuất vật liệu theo EN 10204. Với tùy biến sâu theo DIN 43772/ASME và các gói kiểm tra/hiệu chuẩn, giải pháp này phù hợp các quy trình khắt khe, giúp nâng độ tin cậy tín hiệu và giảm thời gian dừng máy trong vận hành thực tế.

Liên hệ mua hàng và tư vấn:
PLC SIEMENS VIỆT NAM
CÔNG TY TNHH ĐIỆN TỰ ĐỘNG TTC
Địa chỉ: 62 Đường số 20, Phường Bình Hưng Hòa, Thành phố Hồ Chí Minh.
Hotline/Zalo: 0888 789 688
Website: PLCSIEMENS.VN | https://tudong.net | Email: Lam@tudong.net