Российский производитель и эксклюзивный представитель известных мировых брендов КИПиА
Российский производитель и эксклюзивный представитель известных мировых брендов КИПиА
Статьи по КИПиАТемператураПредотвращение вибрационного повреждения термопары и термосопротивления
Термопары работают по принципу эффекта Зеебека, который гласит, что два разнородных металла, соединенные в два стыка, создают электродвижущую силу, или ЭДС, на стыках. Металлы реагируют на изменение температуры, создавая напряжение ЭДС в зависимости от разницы температур на стыке.
Термопреобразователь сопротивления pt100 работает на основе принципа, согласно которому электрическое сопротивление увеличивается с ростом температуры. Типы металлов, используемых для изготовления датчика температуры, влияют на точность, диапазон измерений, время отклика и устойчивость к воздействию внешних факторов, таких как вибрация.
Содержание
Стыки термопары могут быть заземленными или незаземленными. Часто они покрыты защитным металлом, но могут быть оставлены открытыми для улучшения времени отклика. Заземление часто требуется для предотвращения накопления статического заряда, который может негативно повлиять на точность. Однако если термопара заземлена на машины или другое оборудование с электрическим приводом, помехи в цепи могут помешать измерениям. В конструкции термопар используется несколько различных комбинаций металлов. Каждая из них классифицируется по температурному диапазону и допустимым условиям измерения. Термопары, заключенные в металлический корпус, достаточно прочны и в среднем гораздо меньше подвержены вибрации, чем ТДС.
Термопреобразователи сопротивления могут быть как проволочными, так и тонкопленочными. Проволочные датчики отличаются высокой точностью. Они изготавливаются путем намотки медной, никелевой или платиновой проволоки вокруг стеклянного или керамического сердечника, к которому проволока также приплавляется. Датчики со стеклянным сердечником можно погружать в большинство жидкостей без защиты, а датчики температуры с керамическим сердечником обеспечивают стабильность при измерениях исключительно высоких температур. Наиболее предпочтительной проволокой является платиновая, поскольку она обеспечивает наилучшую точность в самом широком диапазоне температур. ASTM E1137 — это международный стандарт, определяющий допуски для платиновых датчиков сопротивления. Он часто используется в качестве одного из критериев при выборе температурного датчика, поскольку ТДС, изготовленные и протестированные в соответствии с этой спецификацией, отличаются повышенной надежностью и лучшими эксплуатационными характеристиками.
Тонкопленочные термопреобразователи сопротивления обеспечивают значительно большую защиту от вибраций, чем с проволочной намоткой. Они изготавливаются путем нанесения тонкой пленки пассивированной платины на керамическую подложку. Для создания нужного сопротивления в материале вытравливается электрическая цепь. Эти датчики температуры демонстрируют практически линейную кривую зависимости температуры от сопротивления. Поэтому они обеспечивают высокоточные и стабильные измерения в широком диапазоне температур. Компактный размер дает им преимущество в виде более быстрого времени отклика и большей устойчивости к тепловым ударам и вибрации.
Вибрация может вызвать механическое напряжение в проводах термопар и термосопротивления. Термопары подвержены вибрационной усталости, что может привести к разрушению изоляции и короткому замыканию. Это может проявляться в периодически высоких показаниях, полученных в результате измерения на коротком замыкании, а не на спае. Проволочные термопреобразователи сопротивления особенно чувствительны к вибрационным повреждениям. Тонкая платиновая проволока, используемая для намотки датчика, имеет типичный диаметр от 15 до 35 микрон и является довольно хрупкой. Перелом или повреждение проволоки термосопротивления может привести к:
Декалибровка — еще одна неисправность, которая может возникнуть в термопарах, подверженных вибрации. Это процесс, при котором структура провода изменяется настолько, что характеристики напряжение-температура перестают соответствовать международным стандартам. Основная проблема при декалибровке заключается в том, что измерения температуры кажутся точными. С течением времени показания будут постепенно смещаться. Наиболее распространенным методом обнаружения декалибровки является тестирование термопары при известной температуре.
Машинные вибрации — обычное явление в промышленных процессах. Они могут возникать из-за движения двигателей, насосов или компрессоров. Склонность к повреждениям пропорциональна амплитуде и частоте вибрации. Амплитуда — это сила, прикладываемая к объекту, вызывающему вибрацию. Например, скорость вращения электродвигателя влияет на амплитуду вибрации. Чем быстрее вращается двигатель, тем больше амплитуда. Частота также является фактором, влияющим на силу вибрации. Это скорость, с которой механическое устройство движется вперед-назад под действием силы. Машина может вибрировать в нескольких направлениях с разной амплитудой и частотой.
Акустические вибрации генерируются большим количеством механических систем, таких как турбины и двигатели, а также человеческими голосами и движением транспорта. Когда акустический шум попадает в конструкцию, он превращается в структурную вибрацию. Звуковые волны могут распространяться в любом месте, где есть воздушный поток, поэтому они могут приходить с любого направления. Реверберация — это продолжение звука после того, как он прекратился. Это результат отражения звуковых волн от поверхностей. Акустические характеристики могут меняться в зависимости от размера и формы объектов, от которых они отражаются, поэтому трудно предсказать, как они будут реагировать.
Вибрации, вызванные потоком, возникают в результате взаимодействия сил между потоком жидкости и инерцией конструкций, погруженных в него или транспортирующих его. Поток жидкости является источником энергии, способным вызвать механические и структурные колебания. В цилиндрических конструкциях вибрации классифицируются как вызванные осевым потоком или поперечным потоком, в зависимости от угла наклона потока по отношению к оси цилиндра.
Термосопротивление OMEGA PR-21SL предназначено для использования в гильзах и имеют пружинную нагрузку для поддержания контакта между датчиком и гильзой при наличии статического электричества и вибрации. Это обеспечивает оптимальный теплообмен между гильзой и зондом и изолирует датчик от вибрации. Термопреобразователь сопротивления PR-21SL может использоваться в двух-, трех- или четырехпроводных системах и подходит для стандартных гильз с отверстием 0,26 дюйма. Пружинные ТДС этого типа регулируются и имеют самозахватывающуюся пружину, что позволяет использовать их в более коротких гильзах.
Зонд OMEGA PR-31 RTD гнется и устойчив к вибрациям. Зонд изготовлен из нержавеющей стали 316, а кабель с минеральной изоляцией позволяет изгибать зонд. PR-31 RTD испытан на виброустойчивость в соответствии с MIL-STD-202G, Method 204D, Condition A и имеет диапазон измерений от -50 до 500°C. Он выпускается в вариантах 100 и 1000 Ом и может использоваться в 2-, 3- или 4-проводных приложениях.
Термоэлектрические преобразователи M12M могут использоваться открыто, встраиваться в процесс или в термогильзу. Зонды выпускаются в виде термопар типа K с оболочкой из инконеля 600 или типа J с оболочкой из нержавеющей стали 304. Термопара типа K имеет температурный диапазон от -40 до 1150°C, а термопара типа J — от -40 до 600°C. В стандартную комплектацию M12M входит незаземленный разъем; заземленный разъем приобретается дополнительно.
Правильный выбор термосопротивления или термопары для вашей задачи позволит оптимизировать работу и предотвратить повреждение датчика. Термопары являются универсальным и экономически эффективным средством измерения температуры и обеспечивают наилучшую защиту от вибрации. Проволочные термопреобразователи сопротивления обеспечивают более высокую точность и более широкий диапазон измерений, но не так устойчивы к вибрациям. Тонкопленочные датчики температуры обеспечивают высокую точность и стабильность данных и обладают большей устойчивостью к вибрациям, чем с проволочной намоткой. Компания OMEGA также предлагает специализированные решения для очень жестких вибрационных условий.
