Akademia Automatyki
Jaka termopara do pieca a jaka do…, czyli typy termoelementów

Jaka termopara do pieca a jaka do…, czyli typy termoelementów

Temperatura należy do podstawowych parametrów większości procesów przemysłowych. Jej pomiar czy utrzymanie odpowiedniego gradientu wpływa na bezpieczeństwo i optymalizację procesów. Z uwagi na powszechną potrzebę kontroli temperatury, rynek oferuje wiele rozwiązań, z których najpopularniejszym są termopary. Powodów powszechności tych relatywnie prostych w konstrukcji urządzeń jest mniej więcej tyle, co ich typów. No właśnie, jakie mamy typy termopar i do czego one służą?


Termopary to potoczna nazwa termoelementów, które swą popularność zawdzięczają szerokiemu zakresowi pomiarowemu, małej bezwładności czasowej oraz prostej budowie i niezawodności. Termopary znajdują zastosowanie zarówno w pomiarze materiałów sypkich, jak i cieczy oraz gazów i mogą być one stosowane w strefach zagrożenia wybuchem, w środowiskach agresywnych chemicznie, w procesach o wysokiej temperaturze i ciśnieniu. Aż trudno uwierzyć, że do wykonania tak wszechstronnego i wytrzymałego urządzenia wystarczą skręcone razem lub zespawane druty odpowiednich stopów. I to właśnie owe pary stopów decydują o typie termoelementu.

Typy termopar

Do budowy termoelementów wykorzystuje się kilka rodzajów stopów metali, których specyfika decyduje o zastosowaniu. Mamy zatem termopary złożone ze stopów Cu-CuNi, NiCr-CuNi , Fe-CuNi itd. Dla uproszenia oznaczeń, do każdego zestawu stopów stosuje się zunifikowane oznaczenia kodowe – J,K,T… czyli T oznacza Cu-CuNi,  E oznacza NiCr-CuNi, itd.
 
  • Typ E – odpowiedni dla temperatur od –200°C do 900°C. Dają się stosować w atmosferze od próżni do łagodnie utleniającej, a także w bardzo niskich temperaturach. Typ E daje największe napięcie wyjściowe spośród wszystkich termoelementów zbudowanych z metali podstawowych.
  • Typ J – odpowiedni dla niższych temperatur (-40°C do 750°C). Nie powinny być używane powyżej 760°C. Ekonomiczne i niezawodne. Popularne w przemyśle chemicznym (produkcja plastiku), ale używane również jako termopary ogólnego zastosowania w określonym zakresie temperatur.Biuletyn_10_2009.indd
  • Typ K – standard przemysłowy dla temperatur od -200°C do 1200°C. Termopary typu K mogą korodować w środowiskach odtłuszczanych chemicznie.
  • Typ N – podobny do termopar typu K, ale bardziej odporny na utlenianie i bardziej stabilne w górnym zakresie pomiarowym.
  • Typ T– odpowiedni dla temperatur od –200°C do 350°C.
 
Termopary rodzaju J, K, N, E i T stanowią ogromną większość wśród stosowanych w procesach, a zakres
ich zastosowań rozciąga się od –200°C do 1250°C. Są jednak aplikacje gdy te typy nie dają sobie rady i trzeba stosować termoelementy ze stopów metali szlachetnych. „Termopary szlachetne” typy R, S i B są zbudowane z platyny i rodu.
 

  • Typ S– standard przemysłowy dla wysokich temperatur do 1600°C, podobne do typu R, stosowane również jako czujniki wzorcowe.
  • Typ R – dla wysokich temperatur (do 1600°C). Mają skłonność do zanieczyszczania się, gdy kontaktują się z innymi metalami. Stabilne w atmosferze utleniającej, ale ulegają degradacji w próżni lub atmosferze rozrzedzonej.
  • Typ B – podobne do typów R i S, ale użyteczne w zakresie od 600°C do 1700°C.
Gdy mamy do czynienia z temperaturami powyżej 1700°C do około 2300°C stosuje się termopary wolfanowo-renowe:
  • Typ C W5Re-W26Re,
  • Typ G W-W26Re,
  • Typ D W3Re-W25Re,
które jednak są bardzo rzadko stosowane z uwagi na swoją kruchość i wymóg stosowania w atmosferze obojętnej (szybkie utlenianie).
 
Tabela zastosowania różnych typów termoelementów:
Typ
termoelementu
Klasa 1 Klasa 2 Klasa 3
  Zakres
stosowania (°C)
Tolerancja (°C) Zakres
stosowania (°C)
Tolerancja(°C) Zakres
sto­so­wa­nia (°C)
Tolerancja (°C)
T
Cu-CuNi
od -40 do +125
od+125 do +350
±0,5 od -40
± 0,004/t/
do +133 ±1
od +133 do +350
od -67
± 0,0075/t/
do +40 ±1
od -200 do -67

± 0,015/t/
E
NiCr-CuNi
od -40 do +375
od +375 do +800
±1,5 od -40
± ‘0,004/t/
do +333 ±2,5
od +333 do +900
od -167
± 0,0075/t/
do +40 ±2,5
od -200 do -167

± 0,015/t/
J
Fe-CuNi
od -40 do +375
od +375 do +750
±1,5 od -40
± 0,004/t/
do +333 ±2,5
od +333 do +750

± 0,0075/t/
   
K
NiCr-Ni
od -40 do +375
od +375 do +1000
±1,5 od -40
± 0,004/t/
do +333 ±2,5
od +333 do +1200
od -167
± 0,0075/t/
do +40 ±2,
od -200 do -167

± 0,015/t/
N
NiCrSi-NiSi
od -40 do +375
od +375 do +1000
±1,5 od -40
± 0,004/t/
do +333 ±2,5
od +333 do +1200

± 0,0075/t/
   
R
PtRh13-Pt
od 0 do +1000
od +1100
±1 od 0
± (1+0,003
do +600 ± 1,5
od +600 do +1600

± 0,0025/t/
   
S
PtRh10-Pt
do +1600 (/t/-1100))        
B
PtRh30-PtRh6
  od +600 do +1700
od +800 do +1700
± 0,0025 /t/
± 0,005/t/
od +600 do +800 ±4
 

Termopara a czujnik temperatury

Termoparami zwykło się nazywać czujniki temperatury . Faktycznie jednak termoelement, choć jest najważniejszą, to jednak jest tylko częścią całej konstrukcji czujnika. Typowy czujnik termoparowy składa się bowiem jeszcze z :
 czujniki_przemyslowe
  • osłony– tuba metalowa lub wykonana z innego materiału, zwykle zamknięta z jednego końca. Osłona chroni element termopary przed wpływami czynników środowiskowych;
  • bloku wyprowadzeń– zbiór złączy (opcjonalny) ułatwiający podłączanie termopary do urządzenia pomiarowego lub przedłużaczy. Fizyczny projekt wyprowadzeń powinien być taki, aby zabezpieczał przed odwrotnym podłączeniem;
  • przedłużaczy termopary– drut przedłużający, wyprodukowany z takiego samego stopu metali jak termoelement (przewód termoparowy) lub z materiałów zastępczych (przewód kompensacyjny).

 O typach czujników temperatury (płaszczowe, głowicowe itd.) będziemy jeszcze pisać na blogu.

 

Zobacz przykładowe termoparowe czujniki temperatury>>>


 

Autor:

Termopar-entuzjasta

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

1 + = 3