Перетворювачі термоелектричні ОВЕН ДТП на основі КТМС

Термоелектричний перетворювач – пристрій, яким користуються ось уже майже два століття. Не втрачають вони своєї актуальності й сьогодні. З моменту першого застосування і по сьогоднішній день цей тип перетворювачів пройшов значний шлях розвитку.

Керуючись ДСТУ EN 60584-1: 2016, можна виділити кілька типів термопар (табл. 1).

 

Таблиця 1. Типи термопар

Тип термопари	Матеріал позитивного електрода	Матеріал негативного електрода
А-1, A-2, A-3	Вольфрам	Реній
B	Платина	Платинородій
S	Платинородій	Платина
R	Платинородій	Платина
K	Хромель	Алюмель
E	Хромель	Константан
L	Хромель	Копель
T	Мідь	Константан
N	Ніхросил	Нісил
J	Залізо	Константан
M	Мідь	Копель

Компанія ОВЕН серед інших виробників вигідно відрізняється асортиментом термопар. На етапі конструювання інженери прагнуть зберегти високу стабільність і точність вимірювань, але при цьому не застосувати дорогоцінні метали.

На сьогодні виготовляють наступні термопари:

• типу L (хромель-копель): мають високу стабільність при температурах до 600 °С;
• типу K (хромель-алюмель): відрізняються стійкістю до окислення при високих температурах до 1100 °С;
• типу N (ніхросил-нісіл): мають високу стабільність і широкий діапазон робочих температур: від -40 до +1250 °С;
• типу J (залізо-константан): універсальні термопари для вимірювання температур до + 750 °С;
• типу S (платинородій-платина).

Тривалий час термоелектричні перетворювачі складалися з дротяних термоелектродів, поміщених в обплетення з кремнеземної нитки (рис. 1) або керамічні буси/трубку (рис. 2).

На жаль, вплив високих температур згубно впливає на обплетення, роблячи його крихким. Керамічні буси з цим завданням справляються краще, але тривале експлуатування викликає окислення термоелектродів, що призводить до зростання похибки. Застосування термопар у сталевій оболонці не давало можливості високостабільно вимірювати високі температури, обмежувало можливості монтажу і довжину датчика.

Рис. 1. Конструкція дротяної термопари в обплетенні з кремнеземної нитки	Рис. 2. Конструкція дротяної термопари на основі бус МКРц	Рис. 3. Конструкція термопари на основі КТМС

Вищеописані проблеми вирішили, помістивши термоелектроди в гнучку сталеву оболонку, заповнену всередині дисперсною мінеральною ізоляцією - оксидом магнію MgO (рис. 3). Ця технологія виробництва лягла в основу нових датчиків від компанії ОВЕН. Серед інших переваг датчик на основі КТМС (Кабель Термопарний з мінеральною ізоляцією в сталевій оболонці) має гнучкість, що дозволяє розміщувати робочий спай під необхідним кутом, або вимірювати температуру поверхні геометрично складних об'єктів, обмотуючи їх (рис. 4 - б). Максимальне прилягання КТМС до об'єкта вимірювання значно підвищує точність температурних відомостей. У лінійці термопар на основі КТМС також представлені датчики, які можна доповнити додатковим чохлом, поліпшивши їх жаростійкість і механічну міцність.

Термопари ОВЕН на основі КТМС мають ряд переваг в порівнянні з дротяними:

• низький показник теплової інерції (2 с - для КТМС діаметром 4,5 мм) для реєстрації швидкоплинних процесів;
• висока стабільність і робочий ресурс (вище в 2-3 рази в порівнянні з дротяними);
• можливість вигину, монтажу у важкодоступних місцях (60-100 м);
• різні варіанти встановлення: зварювання, спаювання або кріплення хомутом/на гвинт до поверхні;
• витримують високий робочий тиск (до 150 МПа);
• виготовлення датчиків довжиною більше 2000 мм;
• велика різноманітність модифікацій.

Асортиментний ряд термопар ОВЕН містить модифікації з комутаційною головкою ОВЕН ДТПхх5 з кабельним виводом ОВЕН ДТПхх4 і термопарні вставки ОВЕН ДТПхх1. Також представлений ряд розбірних високотемпературних моделей, в яких є можливість замінити внутрішню частину (вставку) без повторного придбання захисного чохла.

 

Термопари КТМС з комутаційною головкою

Модифікації моделей з комутаційною головкою - це ряд абсолютно нових моделей і модифікованих моделей дротяних термопар, що випускалися раніше. Моделі конструктивно відрізняються матеріалом комутаційної головки (пластикова або металева), діаметром робочої частини (від 1,5 до 4,5 мм), матеріалом робочої частини.

До моделей з комутаційної головкою відносяться і високотемпературні датчики. Датчики є розбірними, складаються з жароміцного чохла і вставки на основі КТМС. Вони виготовляються тільки з металевою комутаційною головкою і діаметром КТМС 4,5 мм.

а)	б)	в)
Рис. 4. Термопари на основі КТМС: а) з комутаційною головкою; б) в зігнутому вигляді; в) модульна термопара в жароміцному чохлі

 

Термопари КТМС з кабельним виводом

Моделі термопар КТМС з кабельним виводом відрізняються діаметром занурної частини, матеріалом оболонки КТМС і можливістю кріплення або за допомогою байонета, або з використанням приєднання розетка-вилка.

Рис. 5. Термопара з кабельним виводом	Рис. 6. Термопарна вставка на основі КТМС

Термопари з КТМС використовуються для вимірювання температури швидкоплинних процесів, у виробництві будівельних матеріалів, металургії, нафтогазовій галузі, скловарінні, фарфорофаянсовій промисловості, енергетиці та інших галузях промисловості, де застосовуються високотемпературні агрегати, такі як печі, повітропідігрівачі, котельні установки. Ці термопари також добре зарекомендували себе при вимірюванні температури у важкодоступних місцях.