Российский производитель и эксклюзивный представитель известных мировых брендов КИПиА
Российский производитель и эксклюзивный представитель известных мировых брендов КИПиА
Термопары — это незаменимые приборы, обеспечивающие эффективную работу системы. Они часто используются в оборудовании, таком как турбинные установки, газовые компрессоры, насосы и другое оборудование, для передачи чётких и надёжных сигналов о том, функционирует ли система корректно. Благодаря этому термопары способствуют снижению времени простоя, уменьшению затрат на обслуживание и повышению производительности.
Выбор правильного типа спая критически важен для обеспечения оптимальной работы температурного датчика.
Промышленные термопары содержат два проводника, изготовленных из различных сплавов и сваренных вместе с образованием спая. Горячий конец, также называемый источником тепла, всегда помещается в зону измерения температуры. Холодный конец, также известный как холодный спай, всегда находится в окружающей среде, где подключаются провода датчика, и служит в качестве опорной точки для измерения температурного градиента между горячим и холодным концом.
Термопары измеряют температурный градиент между холодным и горячим спаями. На основе разницы температур между двумя спаями термопарная цепь генерирует сигнал в милливольтах. Чем больше разница температур, тем выше выходной сигнал датчика в милливольтах.
Компенсация холодного спая дополняет сигнал в милливольтах для получения фактического измерения температуры горячего конца. Эти сигналы имеют малую величину. Например, термопара типа K с температурным градиентом 100 градусов генерирует всего 4,096 милливольта.
Из-за малой величины сигнала в милливольтах необходимо с особым вниманием подходить к выбору типа термопарного спая для обеспечения целостности и надёжности сигнала.
Для формирования заземлённого спая термопары сварной шарик сплавов проводников размещается в прямом контакте с внешней защитной металлической оболочкой датчика.
Заземлённый спай термопары
Этот прямой контакт создаёт непрерывное соединение между чувствительным элементом и защитной оболочкой, обеспечивая эффективную передачу тепла от процесса к датчику.
Этот вариант имеет несколько преимуществ:
Повышенная точность измерения температуры.
Прямой контакт с внешней оболочкой означает минимальное тепловое сопротивление и более точное измерение. Это делает заземлённые датчики предпочтительной конфигурацией для приложений измерения температуры поверхности. Например:
Быстрая реакция на изменение температуры.
Заземлённые спаи идеально подходят для задач, требующих быстрого обнаружения изменения температуры. Например, в критичных по времени контурах управления с конечными элементами, такими как клапаны, насосы и нагреватели, необходима быстрая реакция от всех приборов, включая температурные датчики.
Прямой контакт между спаем из сплавов и внешней оболочкой укорачивает путь теплопередачи, обеспечивая более быструю реакцию по сравнению с незаземлённым спаем.
Заземлённые спаи широко применяются в различных отраслях, однако сопровождаются проблемами помех и теплового расширения, влияющими на слабый сигнал в милливольтах.
Электромагнитные помехи.
Контуры заземления и блуждающие токи от таких источников, как сварка, могут вызывать помехи в сигнале термопары.
Коэффициенты расширения и рост зёрен.
Напряжения от расширения внешней оболочки могут вызывать рост зёрен в проводниках, что приводит к нестабильным промежуточным сигналам и в конечном итоге к выходу термопары из строя.
Незаземлённые спаи термопар создаются путём изоляции сварного шва (спая) от внешней оболочки в соответствии со стандартами ASTM и IEC.
Такой тип спая также имеет преимущества для определённых применений:
Целостность сигнала.
Выбор незаземлённой термопары с минеральной изоляцией, такой как оксид магния (MgO), предотвращает образование контуров заземления и изолирует датчик от помех. Хотя изоляторы сигнальных цепей и преобразователи также помогают, термопара с минеральной изоляцией и незаземлённым спаем остаётся наилучшим способом изолировать цепь датчика.
Проверка сопротивления изоляции.
Незаземлённые термопары позволяют проводить проверку сопротивления изоляции между внешней оболочкой и цепью термопары. Это важно, поскольку одной из частых причин выхода термопар из строя является попадание влаги в минерально-изолированный кабель. Проверка сопротивления изоляции невозможна для заземлённых термопар.
Химическая защита проводников из сплавов.
Полная изоляция сплавов проводников от внешней оболочки обеспечивает химическую защиту всей цепи датчика. Это особенно важно при высоких температурах, когда под действием высокой энергии загрязняющие вещества могут проникать в сторону сплавов.
Улучшенное время отклика.
Чтобы улучшить время отклика незаземлённой термопары, можно уменьшить наружный диаметр оболочки. В турбинных установках наконечник датчика можно уменьшить, чтобы снизить массу и повысить прочность.
Оба типа спаев поставляются с металлической оболочкой и минеральной изоляцией вокруг проводников. Наиболее распространённые изоляторы изготавливаются из оксида магния (MgO), также популярен оксид алюминия (Al₂O₃). В зависимости от требований, как заземлённые, так и незаземлённые спаи имеют свои преимущества.
| Оптимальное время отклика | Оптимальное измерение поверхности | Изоляция от шумов | Потенциал заземляющего контура | Расширение (возможно, функциональное расширение или расширение возможностей) | Испытание сопротивления изоляции | Защита проводников от химического воздействия | |
| Заземленный | ✓ | ✓ | ✗ | ✗ | ✗ | ✗ | ✗ |
| Незаземленный | ✗ | ✗ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
