Термопари в оболонці - що це таке?

Термопара - це термоелектричний датчик, який складається з двох напівпровідників, виготовлених з різних матеріалів і зварених разом на одному кінці в точці, яка називається вимірювальним переходом.  Термопари в оболонці відрізняються від звичайних термопар меншим розміром і тим, що їх можна вільно згинати  (з мінімальним радіусом вигину), що робить їх придатними для використання у важкодоступних місцях вимірювання.

У термопарах з оболонкою, термоелемент занурений у твердий і сильно спресований керамічний порошок. Він виконує роль електричного ізолятора та забезпечує механічний і хімічний захист вимірювального з'єднання. Залежно від матеріалу, з якого вони виготовлені, їх можна використовувати навіть при температурах, що перевищують 1500 °C.

Термопара в оболонці - конструкція

Термопара в оболонці складається з:

• Термопарні дроти: Два дроти з різних металів або сплавів, які з'єднані разом на одному кінці і генерують напругу у відповідь на нагрівання.
• Оболонка: Металева оболонка, яка захищає дроти від шкідливого впливу навколишнього середовища і передає тепло дротам.
• Ізоляція: Матеріал, який відокремлює дроти один від одного та від оболонки, запобігаючи фізичному контакту, який може перешкоджати вимірюванню.
• Холодний спай: Кінець термопари, який підключений до вимірювального пристрою і слугує точкою відліку для обчислення температури.

Оболонка термопари в оболонці

Діаметр оболонки термопари визначає її гнучкість і міцність. Він може становити від 0,5 до 8,0 мм. Менший діаметр забезпечує більшу гнучкість, що є перевагою в умовах обмеженого простору, тоді як більший діаметр підвищує механічну міцність і стійкість до вібрації. Тому при виборі діаметра оболонки термопари необхідно знайти компроміс між цими властивостями.

Матеріал оболонки термопари відіграє важливу роль у її стійкості до високих температур і корозії. Датчики з оболонкою з Inconel 600, сплаву Ni 2.4816, стійкі до корозії та ідеально підходять для високих температур. Крім того, вони стійкі до хлоридів і аміаку. З іншого боку,  термопари в оболонці з нержавіючої сталі 316  стійкі до впливу агресивних речовин і димових газів.

Вибір відповідного діаметру і матеріалу оболонки залежить від конкретних вимог застосування, таких як корозійна стійкість, механічна міцність або гнучкість.

Термопара в оболонці - переваги

Давайте коротко підсумуємо те, що ви дізналися до цього часу. Термопари в оболонці характеризуються наступними особливостями:

1. Занурення в керамічний порошок: Термопари в оболонці вбудовані в щільно упакований керамічний порошок, що підвищує їх міцність і стабільність.

2. Стійкість до високих температур: Може використовуватися в середовищах з температурою понад 1000 °C завдяки використанню відповідних сплавів для провідника.

3. Гнучкість і тонка конструкція: Завдяки своїй унікальній конструкції, термопари в оболонці можуть бути дуже тонкими і гнучкими, що дозволяє використовувати їх у важкодоступних місцях вимірювання. Діаметр термопар в оболонці може становити всього 0,25 мм, незалежно від розміру, без шкоди для цілісності приладу.

4. Вологостійкість: Термоелементи в оболонці герметично зварені, що виключає можливість проникнення вологи і порушення вимірювань.

5. Стійкість до ударів: Металева оболонка і кабель MI захищають провідники від ударів і вібрації, запобігаючи пошкодженню і роблячи термопари в оболонці надзвичайно стійкими до механічних впливів.

6. Стійкість до корозії та агресивних речовин: Нержавіюча сталь 316 має хорошу стійкість до агресивних хімічних речовин, а також до парів і димових газів у хімічних середовищах. Корозійна стійкість сплаву Alloy 600 робить його особливо придатним для термопар, що працюють при високих температурах. Він також стійкий до розтріскування і точечної корозії в середовищах, що містять хлор, а також до корозії, спричиненої хлористим воднем або аміаком у водних розчинах.

7. Швидка реакція на зміну температури.

Датчики температури в оболонці - типи

Термопари в оболонці бувають різних типів для різних застосувань і умов експлуатації.

• Термопари в оболонці типу J (Fe-CuNi) застосовуються у вакуумі, а також в окислювальних, відновлювальних та нейтральних середовищах. Вони зазвичай використовуються для вимірювання температур до 750°C і для моделей з найтовстішим провідником, до 760°C, відповідно до ASTM E230.
• Тип K, тобто термопара  NiCr-NiAl,  є найпоширенішим варіантом. Призначена для роботи в окислювальних або нейтральних середовищах, вона здатна вимірювати температуру до 1200 °C і навіть до 1260 °C для моделей з найтовстішими провідниками, відповідно до стандарту ASTM E230.
• Тип N (NiCrSi-NiSi) призначений для окислювальних, нейтральних або сухих відновних атмосфер, з можливістю вимірювання температур до 1200 °C (ASTM E230: 1260 °C). Цей тип демонструє високу точність високотемпературних вимірювань, з температурним діапазоном і напругою джерела (SEM), майже ідентичними типу K. Він використовується в застосуваннях, що вимагають більш тривалого терміну служби і стабільності.
• Тип E (NiCr-CuNi) призначений для роботи в окислюючих та нейтральних середовищах для вимірювання температур до 900 °C (ASTM E230: 870 °C) для моделей з найтовстішими провідниками.
• Тип T (Cu-CuNi) розроблений для роботи при мінусових температурах, здатний вимірювати до 350 °C (ASTM E230: 370 °C) і може використовуватися в окислюючих, відновлюючих і нейтральних середовищах. Він демонструє корозійну стійкість у вологому середовищі.
• Термопари типів R, S і B також доступні у версії, розміщеній у кабелях MI. Детальні технічні характеристики щодо температурного діапазону, класу точності та розмірів цих термопар з "благородною" оболонкою слід визначати в індивідуальному порядку.

Застосування термопар в оболонці

Завдяки своїй механічній міцності, гнучкості та широкому температурному діапазону, датчики в оболонці використовуються в галузях, де потрібен точний температурний моніторинг. Оболонкові термопари є частиною типової системи вимірювання температури. У хімічній промисловості, наприклад, вони використовуються  для контролю температури процесів, які мають вирішальне значення для якості кінцевого продукту. У харчовій промисловості та виробництві напоїв,  термопари в оболонці допомагають підтримувати належні умови для зберігання і переробки харчових продуктів.

Вони також незамінні в аерокосмічній галузі, де точні вимірювання температури можуть мати вирішальне значення для безпеки польотів. Стійкість до вібрацій і теплових ударів робить їх ідеальними для таких застосувань.  В енергетиці та металургії  термопари в оболонці використовуються для моніторингу температури в умовах екстремального тиску і температури.

Порівняння точок вимірювання в термопарах з оболонкою

У термопар з оболонкою є два типи конструкції наконечників датчиків: з ізольованими та заземленими точками вимірювання. Коли ми говоримо про ізольовані точки вимірювання, це означає, що  точка вимірювання не має прямого зв'язку із зовнішньою оболонкою датчика  (ми називаємо такі точки вимірювання незаземленими). Це стандартний тип з'єднання, який використовується в основному в провідних середовищах або при електричній ізоляції вимірювального кола.

З іншого боку, в конструкціях із заземленими точками вимірювання, місце вимірювання прикріпленe до зовнішньої оболонки датчика. У випадку заземлених точок вимірювання час реакції значно коротший, однак вони більш чутливі до перешкод сигналу.

Датчики температури в оболонці - підсумок

Термопари в оболонці, завдяки своїй унікальній конструкції, забезпечують високоточне вимірювання температури в найсуворіших промислових умовах. Вони характеризуються температурною, механічною стійкістю, ударостійкістю і гнучкістю, що робить їх незамінним інструментом у багатьох галузях промисловості. Термопари в оболонці найчастіше використовуються в гартівних печах і для відпалу компонентів машин.

Вибір правильного типу термопари в оболонці залежить від конкретних вимог застосування, включаючи робочу температуру, атмосферу, механічні умови і вимоги до точності вимірювання. Важливо також розуміти різницю між конструкціями з ізольованими та заземленими точками вимірювання, яка впливає на час реакції датчика і його чутливість до перешкод сигналу. Ці знання дозволять вам вибрати оптимальне рішення, що відповідає всім вашим технічним вимогам, забезпечуючи точні і надійні вимірювання температури.

Використовуйте технологію термопар з оболонкою для покращення якості своїх продуктів, процесів та послуг. Дійте вже сьогодні, щоб забезпечити собі та своїм клієнтам найвищий рівень контролю температури. Зв'яжіться з нами та отримайте відповідний датчик температури!