Термопары на основе КТМС. Как это работает?
Проблемы обычных термопар
Термопара – пожалуй, самый распространенный датчик температуры в промышленности. В самом простом случае это просто две проволоки – термоэлектроды из разных металлов, сваренные с одного конца, т.е. образующие «горячий» или «рабочий» спай. Именно его нужно помещать внутрь измеряемого объекта, чтобы узнать там температуру. В названии типа термопары содержатся названия сплавов ее термоэлектродов: хромель-алюмель (ХА «К»), хромель-копель (ХК «L»), платинородий-платина (ПП «S») и др.
Увы, с течением времени термопара начинает выдавать все менее точные показания – происходит дрейф термоЭДС, что ведет к увеличению ошибки измерения… А затем датчик и вовсе может выйти из строя... Но от чего зависит, как долго проработает термопара?
Важно, чтобы термоэлектроды как можно дольше сохраняли свой химический состав. Это задача непростая: чем выше температура, тем сильнее они подвергаются окислению. Этот процесс аналогичен ржавению стали. В первую очередь, это происходит из-за агрессивного воздействия кислорода – он вступает в реакцию со сплавами термопары, «забирая» оттуда металлы – хром, никель, медь –и образуя с ними оксиды. Также ряд других химических элементов может окислять и разрушать термопару. Поэтому состав среды очень сильно влияет на срок службы термопары.
Выходит, что в идеале нужно искать датчик с максимальной защитой термоэлектродов от агрессивной внешней среды. И простые бюджетные термопары типа бескорпусных ДТПХхх1 не всегда подойдут…
Хорошо. Можно посмотреть в сторону термопар в защитных чехлах из различных сталей, сплавов, керамики. Но такой вариант лишь частично решит проблему: чем выше температура, тем сильнее расширяется защитная арматура датчика. А значит, тем больше свободного места для шустрых зловредных молекул окислителей, которым будет легче проникать к термоэлектродам и разрушать их. Получается, для максимальной защиты термопары нужно использовать как можно больше барьеров для газов. Но тут на передний план выходит такой показатель, как тепловая инерция.
Да, можно поместить термопару в толстенный чехол из бетона, например, или в тройной керамический чехол. В этом случае получится хорошо защитить ее, но такой датчик будет очень медленно реагировать на изменение температуры. Тогда управление печью может стать очень неточным – ведь прибор не будет «знать», какая реально сейчас температура в печи.
То есть, нужно максимально затруднить доступ агрессивных газов к термоэлектродам, при этом «отклик» датчика на изменение температуры должен быть быстрым.
И решение, удовлетворяющее этим требованиям, нашлось – это КТМС!
КТМС – более совершенный вид термопары
КТМС расшифровывается как «Кабель Термопарный с Минеральной изоляцией в Стальной оболочке». Термоэлектроды находятся внутри тонкостенной трубочки, изготовленной из жаростойкой нержавеющей стали. Свободное пространство между термоэлектродами и оболочкой заполнено периклазом – оксидом магния MgO. Это очень мелкодисперсный порошок, нейтральный к термоэлектродам и обладающий высокой теплопроводностью. Оксид магния набит внутрь КТМС очень плотно, места для проникновения кислорода там практически нет. Также благодаря этому температура внешней среды быстро передается к термопарным проволокам, и у такого датчика быстрый «отклик»!
При тепловом расширении частиц периклаза микропространства между его частицами уменьшаются. Агрессивным газам внутрь КТМС доступа нет!
Еще одним преимуществом КТМС является то, что его можно изгибать. Иногда это необходимо для того, чтобы измерять температуру в какой-нибудь труднодоступной точке оборудования.
Для еще более значительного увеличения срока службы датчиков температуры компания ОВЕН производит разборные термопары со вставкой из КТМС и дополнительной защитой из металлических или керамических чехлов.
Такой конструктив позволяет очень надежно защитить термоэлектроды, что обеспечивает штатную работу термопар в течение долгого времени.
Кстати, гарантийный срок на некоторые термопары на основе КТМС – например, ДТПL (ХК) – составляет 5 лет!
Все модели термопар, технические характеристики и цены находятся в каталоге датчиков температуры ОВЕН.
