Industriële, digitale temperatuurmeters steeds intelligenter

De keuze van de juiste industriële thermometer hangt af van de specifieke toepassing per meetpunt, de vereiste prestaties, veiligheid en regelgeving, toepasbaarheid op de locatie en uiteraard de kosten.

Bepalend is de juiste combinatie van sensor, constructie/ontwerp, materiaal en elektronica. Bij standaard omgevings- of procesomstandigheden in een gegeven industrie volstaat in de regel kant-en-klare technologie.

Worden de omstandigheden kritischer, zoals in zeer explosiegevaarlijke omgevingen, bij extreem hoge temperaturen of bij contact met zeer agressieve media, dan zijn geavanceerdere oplossingen noodzakelijk.

Slimme, digitale temperatuurmeters

Een rondgang door de Endress+Hauser productiefaciliteit voor industriële thermometers in Nesselwang leert dat letterlijk op elk potje een dekseltje past en dat thermometers steeds slimmer worden.

Zo is de nieuwe generatie digitale temperatuurmeters:

• voorzien van conditiemonitoring
• op afstand programmeerbaar en uitleesbaar
• voorzien van draadloze transmissie
• snel gebruiksklaar
• zelfkalibreerbaar
• robuust
• uiterst precies

De locatie Nesselwang, met uitzicht op de Zugspitze, telt 430 medewerkers op een totaal van meer dan 750 binnen de Endress+Hauser Temperature+System Products Group. Een nieuwe vleugel is in aanbouw vanwege de wereldwijd groeiende marktvraag naar temperatuursensoren. Het transparante ontwerp met veel glas zal klimaatneutraal worden en krijgt naar Beierse traditie een Biergarten.

Temperatuursensoren met transmitter

Bij aankomst spelen muzikanten in Lederhos’n en Dirndl een welkomstlied. Het is hier waar in 2017 ‘s werelds eerste zelfkalibrerende thermometer van de band rolde, voorzien van Endress+Hauser Heartbeat Technologie.

De faciliteit maakt op jaarbasis een kleine 400.000 zogenaamde koptransmitters, temperatuursensoren voorzien van een zender in de kop voor de datatransmissie. De innovatie zit in de transmitters die hier gemaakt worden. Ze bieden veel functionaliteit, inclusief diagnostiek.

Om met Gerhard Müller, Expert Engineer Quality Management, te spreken: “Een sensor heeft iedereen, maar wat gebeurt er met de data van het signaal, een fout in de meting? De transmitter geeft je de foutdiagnose of zegt wat je moet doen. Je kunt er tot twee sensoren achter zetten voor een back-up.”

Robot voor elektronicaonderdelen

De productie is sterk geautomatiseerd. Zo is de productie van de jaarlijks benodigde 80 miljoen (elektronische) onderdelen compleet gerobotiseerd. Ze worden in een cluster aan machines minutieus op rollen op de juiste positie gezet. Dit hele proces is software-gestuurd, alleen aan het verwisselen van de geprinte rollen komt nog een mensenhand te pas.

Assemblage van thermometers

Echt ambachtelijk werk blijft het verspanen van de hoogwaardige stalen materialen en het boren voor het maken van de thermometer samenstellingen. Vrijkomende slijpresten worden gerecycled.

Handmatig is ook de assemblage van de thermometers zelf, inclusief behuizing, sensor en elektronica en bekabeling voor de aansluiting met de procesconnector en voeding voor de verbinding met het DCS, het distributed control system van de fabriek voor de aansturing van de processen.

Energie terugwinnen met warmtewisselaars

Opvallend: deze technische omgeving is geen mannenbolwerk. Er werken zelfs meer vrouwen dan mannen binnen de elektronica-afdeling. Binnen is het warm, iedereen werkt in korte broek, om energie te sparen is er geen airconditioning in deze faciliteit.

Die treedt pas in werking als de temperatuur boven de 28˚C komt. Vrijkomende warmte wordt met warmtewisselaars zo veel mogelijk hergebruikt, bijvoorbeeld voor de productie van warm water of het klimatiseren van de kantoren.

Kalibratielaboratorium met accreditatie

Voor de stekkerklare temperatuurtransmitters de fabriek verlaten, ondergaan ze een uitvoerige testprocedure. Het kalibratielab is het hart van de kwaliteitscontrole en wereldwijd een van de weinige labs in zijn soort met deze accreditatie. Ook temperatuurmeters van concurrenten worden er soms gekalibreerd.

Getest worden temperatuursensoren in een bereik van -40 ˚C tot maximaal 1050 ˚C. Het vriespunt wordt geverifieerd in ijswaterpulp van gedemineraliseerd water, want opgeloste zouten zouden de vriespuntstemperatuur verlagen.

Toegestaan is een afwijking van maximaal 0,15 ˚C in ijs, de hoogst haalbare precisie is 0.003 ˚C. Nog accurater is met deze sensortechnologie fysisch niet mogelijk en ruim voldoende voor de voor industriële processen geldende specificaties. Voor het testen van elektromagnetisme is er een apart lab ingericht.

Explosieveilig

Alle probes ondergaan verder een stresstest om te garanderen dat alle delen functioneren. De industriële procescondities kunnen fors zijn, dus zo wordt er ook getest. Voor veilig functioneren onder gevaarlijke condities worden de behuizingen in potten gezet en voorzien van speciale hars bij een temperatuur circa 85 °C.

De harslaag dekt de elektronica af. Daarmee is de transmitter explosieveilig uitgevoerd. Mocht er een substantie, zoals een brandbaar gas, de behuizing binnendringen, kan er niets gebeuren. Het traceerbaarheidsysteem garandeert een 100% inspectie van alle componenten op functioneren en veiligheid.

Geconstateerde defecten zijn snel te herleiden naar de bron via QR-codes op de onderdelen. Bovendien is elk onderdeel traceerbaar tot de grondstof.

Temperatuurtransmitters parametriseren

Nesselwang is de enige locatie van Endress+Hauser voor de productie van temperatuurtransmitters. Ze zijn geconfigureerd op fabrieksinstellingen en worden na lasergraveren uitgeleverd aan een faciliterende zustervestiging voor de eindmontage en integratie.

Het parametriseren gebeurt in vestigingen in Italië, de VS, India or China. Verder maakt deze locatie uitsluitend de compacte modellen, met als voornaamste afzetmarkten de voedings- en drankenindustrie, de life sciences-sector, maar ook de chemie en waterzuiveringsbranche. In de Italiaanse vestiging bij Milaan worden de grotere modellen gemaakt.

Zelf configureren

Afnemers uit de industrie kunnen zelf hun temperatuurtransmitters configureren. De hoge automatiseringsgraad maakt het mogelijk deze custom-made applicaties te produceren met een korte levertijd.

Dat Endress+Hauser veel componenten in eigen beheer produceert en langdurige relaties aangaat met leveranciers van kritische onderdelen, bleek in coronatijd een groot voordeel.

Waar concurrenten door hun voorraden heen raakten en niet konden leveren, omdat bepaalde onderdelen opraakten, kon het bedrijf doorproduceren en zo leveringsgarantie bieden.