Producția modernă este un sistem automat în care fiecare proces este monitorizat și ajustat într-un interval definit. Utilizarea unui termocuplu este necesară în procesele în care performanța trebuie monitorizată în mod clar. Se folosesc senzori speciali numiți termocuple. Aceștia sunt utilizați pe o gamă largă de temperaturi pentru a transforma energia termică generată în energie electrică.
Ce este un termocuplu
Pentru a crea dispozitivul, se selectează două fire din metale diferite (aliaje). Cele două capete sunt unite prin sudare sau răsucire. Ele formează o joncțiune fierbinte. Cele două capete rămase sunt conectate la instrumentul de măsurare sau la dispozitivul de control cu ajutorul firelor de compensare. Această parte este joncțiunea rece.
Pentru a preveni deteriorarea rapidă a electrozilor, aceștia sunt încapsulați într-o capsulă umplută cu o substanță gazoasă sau lichidă. În scopuri de protecție, pe termocuple pot fi plasate bile ceramice.
Cum funcționează termocuplul
Sistemul se bazează pe principiul apariției curentului într-un circuit închis în prezența a doi conductori diferiți și a unei diferențe de temperatură între cele două joncțiuni opuse.
Atunci când un voltmetru este conectat în circuit, circuitul este închis. Cu toate acestea, câmpul electromagnetic în punctele de îmbinare prin lipire la temperatură egală este echilibrat, astfel încât nu există curent. Dacă se adaugă căldură la lipirea fierbinte, se va forma o diferență de potențial, iar apoi va apărea un curent electric
Care sunt termocuplele care se găsesc în mod obișnuit
Materialele utilizate pentru fabricație au puncte de topire diferite și reacționează diferit la mediile oxidante și la schimbările de temperatură.
Metalele de bază sunt adecvate pentru temperaturi de până la +1400˚C, în timp ce metalele nobile sunt adecvate pentru temperaturi de până la +1900˚C.
Metale de bază
- J – fier și constantan. Are un preț scăzut, recomandat pentru atmosfera rarefiată. Nu este permisă utilizarea sub 0˚C și peste +500˚C. Elementul periculos este sulful, contactul cu care duce la distrugerea instantanee a conductelor.
- T – cupru și constantan. Este permisă utilizarea la temperaturi negative, dar +400˚ este critică. Nu se teme de umiditate, reacționează bine la componenta de oxigen. Conducerile au fost supuse unei etape de recoacere pentru a normaliza omogenitatea compoziției.
- K – cromel și alumel. Gamă largă (-100…+1000˚C). Utilizate într-un mediu de aer în care există o concentrație medie sau crescută de oxigen. Într-un mediu apropiat de un mediu de vid, cromul migrează din compus, ceea ce face ca măsurătorile de temperatură să fie inexacte. În mod similar, nu este de dorit să se utilizeze tipul K în modul +200…+500˚C.
- E – cromel și constantan. Este implicat în măsurarea temperaturilor scăzute. Se caracterizează omogenitatea fiecărui electrod, astfel încât se pot măsura valori precise ale temperaturii.
- N – nichrosil și nisil. Prototipul a fost termocuplul K. Aici se realizează ideea de a adăuga siliciu, ceea ce reduce contaminarea ulterioară a termocuplului în timpul funcționării. Temperatura limită este de +1200˚C, dar valoarea exactă este determinată de diametrul electrodului. Eroarea de măsurare a valorilor la t= +200…+500˚C este mult mai mică decât în cazul tipului K. Acesta este un tip rafinat de termocuplu, care este considerat unul dintre cele mai bune dintre metalele de bază.
Metale nobile
- S – platină cu rodiu și platină. Capabilă să lucreze în mediu normal și oxidant. Interval de funcționare recomandat: +400…+1350˚C, perioada de scurtă durată permite creșterea temperaturii până la +1750˚C. După ce atinge +900˚C devine contaminat cu carbon, siliciu, hidrogen. Electrozii sunt plasați în tuburi realizate din oxid de aluminiu, fără impurități.
- R – termocuplu, similar cu cel anterior, cu temperatură maximă de funcționare până la +1700˚C și medie de +1200…1400˚C.
- B – platină cu rodiu și platină cu rodiu. Oferă citiri inexacte la t < +600˚C. Cea mai „curată” gamă: +600…+900˚C. O contaminare suplimentară apare cu siliciu, hidrogen, fier și cupru.
Tipuri de articulații
Există 6 variante de joncțiune care constau din 1 sau 2 elemente.
- O singură joncțiune care nu atinge carcasa este etichetată ca I.
- Dacă aceasta atinge carcasa, este etichetată ca H.
- O pereche de joncțiuni care nu se ating între ele sau cu interiorul carcasei este etichetată ca AI.
- O joncțiune dublă, cu un vârf comun, care nu atinge carcasa, este etichetată 2I.
- Două joncțiuni separate, una care atinge carcasa și este pusă la pământ – IN.
- Ambele joncțiuni sunt neizolate, conectate la carcasă – LV.
Pentru a reduce inerția, un număr de traductoare au joncțiunea fierbinte în afara bulbului de protecție. Legarea la pământ la corp ajută la rezolvarea acestei probleme, ceea ce duce la citiri mai rapide și mai precise.
Tipuri de termocuple în funcție de performanța lor
- Contact cu mediul: standard, etanșat împotriva umidității, care funcționează în medii agresive, capabil să măsoare în formulări explozive.
- Amplasare: montat la suprafață, imersat în mediu.
- Locul de instalare: proiectat pentru a fi fix fără a se deplasa și rezistent la vibrații.
- Valoarea inerției: de la 10 s la o valoare nenormativă.
- Numărul de zone: cu un singur mediu și cu mai multe zone.
- Caracteristici de aplicare:
- pentru fixare și portabile;
- pentru instalare pe termen scurt și aplicare permanentă.
- Tipul de termocuple pe un obiect: simplu, dublu și triplu.
- Tipul de joncțiune: izolat de metal, neizolat.
- Contact cu mediul: versiune ermetică, neermetică.
Ce sunt termocuplele multipunct
Termocuplurile multipunct sunt utile atunci când este necesar să se măsoare simultan în diferite locații ale aceluiași mediu. Sarcina lor este de a determina valorile termice de-a lungul axei traductorului.
Nu există proces fără fluctuații de temperatură în timpul încălzirii. Măsurarea parametrilor într-un loc nu garantează stabilitatea acestora în alt loc. Pentru a asigura controlul parametrilor se utilizează termocuple cu până la 60 de puncte de colectare. Modelul are doar 1 bulb metalic și 1 punct de colectare.
Ce se poate spune despre dezavantajele și avantajele termocuplurilor
Avantaje
- Aplicarea dispozitivelor în diverse medii, inclusiv în medii agresive.
- Interval semnificativ de temperatură de funcționare: de la -250˚C la +1900˚C și mai mult (valoarea critică atinge +2500˚C).
- Precizia măsurătorilor, eroarea este de 0,01-2˚C.
- Cost accesibil.
- Fiabilitate în utilizare.
Dezavantaje
- Cu cât este mai dotat cu opțiuni și conectori suplimentari, cu atât mai scump va costa achiziționarea unui termocuplu.
- Calibrarea din fabrică.
- Necesitatea de ecranare și senzori de înaltă precizie.
- Incapacitatea de a elimina și de a corecta dependența neliniară a EMF în timpul creșterii temperaturii atunci când temperatura depășește limitele de limitare.
Sfaturi de la producătorul de termocupluri
- Folosiți un dispozitiv miniatural realizat din sârmă subțire. Instalați-l în zona de măsurare și adăugați fire de prelungire în exterior.
- Firul termocuplului trebuie să fie lipsit de efecte de tensiune și vibrații.
- De-a lungul lungimii termocuplului, trebuie exclus un salt termic semnificativ.
- Temperaturile limită nu trebuie să fie utilizate ca temperaturi de funcționare, în mod regulat. Selectați termocuple cu o marjă de 10-15% de indice termic.
- Atunci când selectați un fir cu secțiune transversală mare, asigurați-vă că acesta nu va modifica temperatura mediului de măsurare.
- Dacă lungimea firelor și a termocuplului este considerabilă, firele care urmează să fie conectate se răsucesc suplimentar la punctul terminal.
- Dacă mediul este agresiv, utilizați un material de bec suficient de rezistent pentru fire.
- Utilizarea termocuplurilor complexe cu mai mulți electrozi este convenabilă pentru măsurarea simultană a mai multor parametri: temperatură, perturbații ale fluxului de curent, măsurarea tensiunii, verificarea etanșeității becului.
Compania Intmax îndeplinește fabricarea de termocuple la comandă. Luăm în considerare condițiile reale de aplicare, efectuăm calcule și creăm produse pentru o funcționare ulterioară de succes.