Sıcaklık algılayıcılarının incelenmesi, kalibrasyonu ve cam sanayiinde uygulanması
A study of temperative sensors, calibration and their application in glass industry
Yazar: MUSTAFA ÖZCAN
Danışman: Y.DOÇ.DR. FUAT BÜYÜKTÜMTÜRK
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2004
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
ÖZET Sıcaklık Algılayıcılarının İncelenmesi, Kalibrasyonu ve Cam Sanayiinde Uygulanması İşletmelerde proses kontrolünün sağlanmasında işletme parametrelerinin ölçümü gereklidir. Bu parametreler çeşitli ölçüm cihazları kullanılarak elde edilir. Sıcaklık ölçümü proses kontrolünün sağlanmasında kullanılan temel ölçümler arasında yer alır. Cisimleri ısıtılması ve soğutulması sonucu çeşitli fiziksel değişimlerin meydana gelmesinin yanı sıra kimyasal reaksiyon hızlanması ve renklerin değişimi gibi fark edilebilir değişimler de oluşmaktadır. Bazı bileşimler ve metallerde sıcaklık etkisiyle meydana gelen karakteri stiksel elektriksel değişimler de ancak belirli sistemler kullanılarak tespit edilebilir. Açıklanan bu özelliklerden yararlanılarak çeşitli prensiplerle çalışan sıcaklık algılayıcıları geliştirilmiştir. Bu algılayıcılar kullanılarak gerçekleştirilen sıcaklık ölçümü sanayide proses kontrolü amacıyla uygulanır. Bu çalışmada yaygın kullanıma sahip olan rezistif sıcaklık algılayıcıları, ısıl elektrik prensibine göre çalışan sıcaklık algılayıcıları, ışınım prensibine göre çalışan sıcaklık algılayıcıları, yarıiletken sıcaklık algılayıcıları ve ısıl genleşme prensibine göre çalışan sıcaklık algılayıcıları incelenmiş ve bu algılayıcıların avantaj ve dezavantajları açıklanmıştır. Sıcaklık algılayıcılarının kalibrasyon yöntemleri açıklanarak sıcaklıkla ilgili standartlar ve ölçekler hakkında bilgi verilmiş ve sıcaklıkla ilgili ulusal ve uluslararası kuruluşlar incelenmiştir. Uygulama aşamasında Türkiye Şişe ve Cam Fabrikaları A.Ş. Anadolu Cam Sanayii A.Ş. Topkapı Fabrikasında A Fırını 2. Hat Forehearth 2. Bölgesine (A2-Zone 2), üretimi ve kalibrasyonu yapılan üç adet B tipi termokupul ve kalibrasyonu yapılan bir adet pirometre monte edilerek kaliteli damla oluşumunda etkin olan ıxforehearth çıkış sıcaklığının ve cam homojenitesinin kontrolü amaçlı ölçümler yapılmıştır. Sıcaklık algılayıcılarının, ilgili standartların, algılayıcıların kalibrasyon yöntemlerinin, ilgili ölçeklerin ve ulusal ve uluslararası kurumların incelenmesinde, yerli ve yabancı kitaplar, makaleler, bildiriler ve internetten yararlanılmış ve ilgili kişiler ile kişisel görüşmeler ve yazışmalar yapılmıştır. Termokupulların üretilmesi ve genel olarak termokupul ve pirometrelerin tesisi ve hazırlanışı aşamasında Anadolu Cam Sanayii A.Ş. Topkapı Fabrikası Elektrik-Elektronik Bakım Atölyesi imkanlarından yaralanılmış, termokupulların ve pirometrenin kalibrasyonları Türkiye Şişe ve Cam Fabrikaları A.Ş. Cam Araştırma Merkezi Kalibrasyon Laboratuvannda gerçekleştirilmiştir. Uygulama aşamasında, proseste ürünler için gerekli sıcaklık değerleri 1 148 - 1215 °C aralığında değiştiğinden, ölçüm aralığı en geniş ( 0 - 1700 °C ) ve hata oranı 800 °C üzerinde 0,5 °C seviyesinde olan, cam sanayiinde yaygın kullanıma sahip B tip termokupul kullanılmıştır. Temaslı bir sıcaklık algılayıcısı olan termokupulun genel olarak seçilme nedeni ise forehearth'taki camın homojenitesinin kontrolüdür. Bu amaçla termokupullar eriyik haldeki camın orta seviyesine belirli ve eşit aralıklarla yerleştirilmişlerdir. Camın ısıtılması ve soğutulması burülörler aracılığıyla yüzeyden gerçekleştirilir ve değişen ürünlere bağlı olarak forehearth'da ani sıcaklık değişimleri meydana gelir. Bu sıcaklık değişimlerini hızlı olarak algılamak ve sıcaklık değerini kontrol etmek amacıyla akışkan cam yüzeyi sıcaklığını ölçmede temassız bir algılayıcı olan, cevap verme süresi yüksek kızılötesi radyasyon pirometresi kullanılmıştır. Haziran 2004 Mustafa ÖZCAN

Abstract:
ABSTRACT A Study of Temperature Sensors, Calibration and Their Application in Glass Industry In industry, process control can be maintained by measuring operation parameters. These paremeters are obtained with various measurement devices. Temperature measurement is one of the essential measurements used to provide process control. A variety of remarkable physical changes, chemical reaction acceleration and alteration of color occurs when the substances are heated and cooled. Some compositions and metals that are subjected to the temperature produce charecteristical electrical changes. These changes can only be detected by special systems. Temperature sensors which use discussed features are produced to measure temperature in industry. In this study, most common temperature sensors- resistance temperature detectors(RTD's), thermocouples, pyrometers, semiconductor temperature sensors and sensors that use thermal expansion principle- have been examined and their advantages and disadvantages have been explained. Temperature sensors calibration methods have been explained and information, about temperature related national and international standards and scales have been given. National and international organizations related with temperature have also been examined. In the application phase, produced and calibrated three B type thermocouples and a calibrated pyrometer have been mounted at Furnace A Line 2 Foreheart Zone 2(A2 Zone 2) in the Türkiye Şişe ve Cam Fabrikaları A.Ş. Anadolu Cam Sanayii A.Ş. Topkapı Plant. By using mounted temperature sensors, measurements have been made to control the forehearth output temperature and glass homogeneity that is important for the quality of glass drop. XINational and international books, articles, proclamations and the Internet have been used and discussions and correspondences have been made by experts to examine the temperature sensors, related standards, scales and national and international organizations. Anadolu Cam Sanayii A.Ş. Topkapı Plant Electric&Electronics Workshop facilities have been used for producing thermocouples, mounting and preparing thermocouples and pyrometer. Thermocouples' and pyrometer's calibrations have been carried out at Glass Research Center Calibration Laboratory in the Türkiye Şişe ve Cam Fabrikaları A.Ş.. B type thermocouple which has a wide temperature range( 0 - 1700 °C); 0,5 °C limit of errors over 800°C and most commonly used thermocouple in glass industry has been used for the process temperature range ( 1148 - 1215 °C). Generally, termocouple, a contact temperature sensor, has been used to determine the forehearth homogeneity and for this purpose, thermocouples have been located in the centre of molten glass with equal and determined distances. As a process necessity, glass is heated and cooled on the surface and when the production changes, instant temperature changes occurs at the forehearth. These changes must be controlled simultaneously for the process. For this reason, Infrared Radiation Pyrometer, a non-contact temperature sensor, which has a high response time has been used to control and detect the instant temperature changes at the forehearth. Haziran 2004 Mustafa ÖZCAN Xll