Преобразователи термоэлектрические ОВЕН ДТП на основе КТМС

Термоэлектрический преобразователь – устройство, которым пользуются вот уже почти два столетия. Не теряют они своей актуальности и сегодня. С момента первого применения и по сегодняшний день данный тип преобразователей прошёл значительный путь развития.

Руководствуясь ДСТУ EN 60584-1:2016, можно выделить несколько типов термопар (табл. 1).

 

Таблица 1. Типы термопар

Тип термопары	Материал положительного электрода	Материал отрицательного электрода
А-1, A-2, A-3	Вольфрам	Рений
B	Платина	Платинородий
S	Платинородий	Платина
R	Платинородий	Платина
K	Хромель	Алюмель
E	Хромель	Константан
L	Хромель	Копель
T	Медь	Константан
N	Нихросил	Нисил
J	Железо	Константан
M	Медь	Копель

Компания ОВЕН среди прочих производителей выгодно отличается ассортиментом термопар. На этапе конструирования инженеры стремятся сохранить высокую стабильность и точность измерений, но при этом уйти от применения драгоценных металлов.

На данный момент производятся следующие термопары:

• типа L (хромель-копель): обладают высокой стабильностью при температурах до 600 °С;
• типа K (хромель-алюмель): отличаются стойкостью к окислению при высоких температурах до 1100 °С;
• типа N (нихросил-нисил): имеют высокую стабильность и широкий диапазон рабочих температур: от -40 до +1250 °С;
• типа J (железо-константан): универсальные термопары для измерения температур до +750 °С;
• типа S (платинородий-платина).

Длительное время выпускаемые термоэлектрические преобразователи состояли из проволочных термоэлектродов, помещённых в оплётку из кремнеземной нити (рис. 1) или керамические бусы/трубку (рис. 2).

К сожалению, воздействие высоких температур губительно влияет на оплётку, делая её хрупкой. Керамические бусы с этой задачей справляются куда лучше, но длительная эксплуатация вызывает окисление термоэлектродов, что влечет за собой рост погрешности. Применение термопар в стальной оболочке не давало возможности высокостабильно измерять высокие температуры, ограничивало возможности монтажа и длину датчика.

Рис. 1. Конструкция проволочной термопары в оплетке из кремнеземной нити	Рис. 2. Конструкция проволочной термопары на основе бус МКРц	Рис. 3. Конструкция термопары на основе КТМС

Вышеописанные проблемы решили, поместив термоэлектроды в гибкую стальную оболочку, заполненную внутри дисперсной минеральной изоляцией – оксидом магния MgO (рис. 3). Данная технология производства легла в основу новых датчиков от компании ОВЕН. Среди прочих достоинств датчик на основе КТМС (Кабель Термопарный с Минеральной изоляцией в Стальной оболочке) обладает необходимой гибкостью, что позволяет размещать рабочий спай под требуемым углом, или измерять температуру поверхности геометрически сложных объектов, обматывая их (рис. 4 - б). Максимальное прилегание КТМС к объекту измерения значительно повышает точность температурных сведений. В линейке термопар на основе КТМС также представлены датчики, которые можно дооснастить дополнительным чехлом, улучшив их жаростойкость и механическую прочность.

Термопары ОВЕН на основе КТМС имеют ряд преимуществ по сравнению с проволочными:

• низкий показатель тепловой инерции (2 сек – для КТМС диаметром 4,5 мм) для регистрации быстропротекающих процессов;
• высокая стабильность и рабочий ресурс (выше в 2-3 раза по сравнению с проволочными);
• возможность изгиба, монтажа в труднодоступных местах (60-100 м);
• разные варианты установки: сварка, пайка или крепеж хомутом/на винт к поверхности;
• выдерживают большие рабочие давления (до 150 МПа);
• изготовление датчиков длиной больше 2000 мм;
• большое разнообразие модификаций.

Ассортиментный ряд термопар ОВЕН включает модификации с коммутационной головкой ОВЕН ДТПхх5, с кабельным выводом ОВЕН ДТПхх4 и термопарные вставки ОВЕН ДТПхх1. Также представлен ряд разборных высокотемпературных моделей ОВЕН ДТП1х5, в которых имеется возможность заменить внутреннюю часть (вставку) без повторного приобретения защитного чехла.

 

Термопары КТМС с коммутационной головкой

Модификации моделей с коммутационной головкой – это ряд совершенно новых моделей и модифицированных моделей ранее выпускаемых проволочных термопар. Модели конструктивно отличаются материалом коммутационной головки (пластиковая либо металлическая), диаметром рабочей части (от 1,5 до 4,5 мм), материалом рабочей части.

К моделям с коммутационной головкой относятся и высокотемпературные датчики. Датчики являются разборными, состоят из жаропрочного чехла и вставки на основе КТМС. Они производятся только с металлической коммутационной головкой и диаметром КТМС 4,5 мм.

а)	б)	в)
Рис. 4. Термопары на основе КТМС: а) с коммутационной головкой; б) в изогнутом виде; в) модульная термопара в жаропрочном чехле

 

Термопары КТМС с кабельным выводом

Модели термопар КТМС с кабельным выводом отличаются диаметром погружной части, материалом оболочки КТМС и возможностью крепления либо с помощью байонета, либо с использованием присоединения розетка-вилка.

Рис. 5. Термопара с кабельным выводом	Рис. 6. Термопарная вставка на основе КТМС

Термопары из КТМС используются для измерения температуры быстропротекающих процессов, в производстве строительных материалов, металлургии, нефтегазовой отрасли, стекловарении, фарфорофаянсовой промышленности, энергетике и других отраслях промышленности, где применяются высокотемпературные агрегаты, такие как печи, воздухоподогреватели, котельные установки. Эти термопары также хорошо зарекомендовали себя при измерении температуры в труднодоступных местах.