Что такое термопреобразователь и для чего он нужен

• Принцип работы, конструкция термопреобразователя
• Классификация, маркировка, виды термопреобразователей
• Материал чувствительного элемента (ЧЭ):
• Предельно допустимая температура измерений:
• Основные характеристики чувствительного элемента
• Платина
• Медь
• Никель
• Особенности схемы измерения термопреобразователя
• Неопределенность измерений, требования к поверке термопреобразователей
• Рекомендации профессионалов по выбору модели термопреобразователя

Термопреобразователь или термометр сопротивления – универсальный, заменяемый датчик с высокой чувствительностью. Позволяет измерить температуру и разницу температур жидкой, газообразной среды, твердых материалов.

Принцип работы, конструкция термопреобразователя

Электрическое сопротивление металла изменяется пропорционально изменению температуры. При увеличении температуры сопротивление возрастает.

Датчики преобразовывают показатели сопротивления в электронный импульс и передают данные на измерительные приборы.

Термопреобразователь состоит из нескольких чувствительных металлических элементов (проволоки, стержней), соединенных проводами. Для точности измерений, защиты от механических повреждений, вибрации, воздействия влаги, коррозии, чувствительные элементы и соединительные провода помещены в прочный, герметичный корпус.

Снаружи датчика расположены клеммы или провода для подключения к измерительным приборам.

ТП широко используются в пищевой, химической, тяжелой и легкой промышленности, энергетике, деревообработке, в инженерных сетях ЖКХ, системах климатического контроля, вентиляции, кондиционирования.

Классификация, маркировка, виды термопреобразователей

• для общего применения – платина (ТСП), никель (ТСН) или медь (ТСМ);
• для отраслевого промышленного применения используются сплавы, с необходимыми для конкретного процесса параметрами сопротивления – хромель/копель (ТХК), хромель/алюмель (ТХА), платина/платинородий (ТПП), железо/константан (ТЖК), нихросил/нисил (ТНН).
• количество чувствительных элементов (ЧЭ) – один или два;

Предельно допустимая температура измерений:

• ЧЭ из платины – от - 200 до + 850°С;
• ЧЭ из меди – от - 200 до + 200°С;
• ЧЭ из никеля – от - 60 до + 180°С.
• типу внутреннего соединения ЧЭ – двух, трех и четырех проводные соединения;
• конструкции, размеру, материалу головки коммутации – пластик, металл;
• классу и точности измерений – АА, А, В, С;
• типу подключения – кабель или штуцерное соединение;
• способу измерения температуры – погружной, канальный, накладной;
• наличию гибкой системы регулировки показаний температур – дополнительный блок настройки автоматики, диапазона измерений;
• уровню защиты от внешних воздействий – давления, вибрации, открытого пламени, высоких температур.

Термопреобразователи относят к метрическим приборам, поэтому градуировка, шкала измерений, погрешность должны соответствовать требованиям стандартизации ГОСТ 6651—78.

Взаимозаменяемость, оперативный и простой монтаж – основное преимущество современных датчиков. При выходе из строя. Поломке или сбое термопреобразователя его можно быстро заменить на новый без последующей калибровки и настройки измерительной аппаратуры, оборудования, систем автоматики.

Термопреобразователи относят к метрическим приборам, поэтому градуировка, шкала измерений, погрешность должны соответствовать требованиям стандартизации ГОСТ 6651—78.

Основные характеристики чувствительного элемента

При выборе термопреобразователя важно ориентироваться на материал чувствительного элемента.

Платина

Диапазон сопротивления при 0 градусов – от 1 до 500 Ом (маркировка 1 – 500 П). Высокоомные ТП используются для измерений низких температур, низкоомные – для высоких.

Температурный диапазон – от -260 до +1100 °С. Класс измерений высокой точности – АА.

Отличаются стабильностью, точностью, стойкостью к внешним воздействиям, вибрации.

Преимущество высокоумных платиновых термопреобразователей – низкая чувствительность к сторонним воздействиям на внешней линии при разной длине коммутационного кабеля.

Недостатки платиновых термопреобразователей:

1. чувствительность к агрессивным газообразным средам;

2. статические характеристики нелинейные;

3. высокая стоимость.

4. ЧЭ может быть выполнен из проволоки или пленки. Широко применяются для измерений температуры пара, жидкостей, газов, сыпучих фракций.

Медь

Термопреобразователи для длительного измерения температурных показателей в диапазоне от – 200 до +200 °С. Сопротивление – от 10 до 100 Ом. Класс точности – В, С.

Преимущества – минимальные колебания измерений за счет жесткой линейной зависимости температура – сопротивление.

Недостатки медных термопреобразователей:

1. небольшой диапазон измеряемых температур;

2. чувствительность меди к воздействию агрессивной среды, высокая окисляемость. Для защиты ЧЭ используется покрытие или напыление. Особенность конструкции медного ЧЭ требует увеличения габаритов датчика;

3. ограниченная область применения.

Термопреобразователи предназначены для измерения температуры газообразной среды в тепловых пунктах, системах климатического контроля, промышленных и производственных процессах.

Никель

Бюджетный тип термопреобразователя, работающего в диапазоне температур от – 60 до 0 и от 0 до 180 °С. Класс точности – С. Отличаются хорошей проводимостью и высоким уровнем выходного сигнала. Чувствительны к резким колебаниям температуры.

Плюсы никелевых термопреобразователей:

1. Широкий диапазон рабочих температур.

2. Высокая точность измерения температуры.

3. Долговечность и длительный срок службы.

Минусы никелевых термопреобразователей:

1. Зависимость от окружающей среды, что может повлиять на работу и точность измерения.

2. Ограниченный диапазон измерения температуры.

3. Некоторые модели могут быть дорогими в сравнении с альтернативными вариантами.

Особенности схемы измерения термопреобразователя

Чувствительные элементы термопреобразователя могут быть соединены несколькими проводами, что влияет на качество, точность измерений, монтажные характеристики:

1. двухпроводное – класс точности измерений В, С. Есть ограничения по длине кабельного подключения, внутреннему сопротивлению проводов (ГОСТ 6651-2009);

2. трех проводное – класс АА, А, В и С, без ограничений параметров коммутационных кабелей подключения;

3. четырех проводное – высокая точность измерений с учетом влияния сторонних или случайных эффектов, изменений напряжения в сети. Имеет широкий диапазон совместимости моделей измерительного оборудования.

В современных моделях ТП ввод сигнала может использовать несколько схем измерений. Модули на несколько входов позволяют подключать до четырех датчиков, что обеспечивает вариативность и точность показаний.

Неопределенность измерений, требования к поверке термопреобразователей

Каждый тип термопреобразователя рассчитан на определенные виды измерений. При выборе датчика важно ориентироваться на тип подключения, погрешность, особенности, условия эксплуатации, способ монтажа.

Согласно ГОСТ Р 8.625-2006 при монтаже ТП необходимо учитывать:

1. скорость перепадов температурного диапазона;

2. способ внешней защиты, заземления, возможность утечек тока;

3. внешние источники тепла (оборудование, несущие конструкции);

4. общую теплоемкость датчика;

5. сторонние электрические помехи;

6. длину провода подключения к измерительным приборам;

7. теплопотери в окружающую среду.

ТП не подлежат ремонту, при некорректных показания датчик необходимо заменить. Частота поверки зависит от интенсивности эксплуатации, колебаний температур, действия агрессивных сред, механических воздействий, вибрации. Периодичность поверки указана в техпаспорте, но является рекомендательной и зависит от особенностей эксплуатации, требований к конкретным сетям, оборудованию.

Рекомендации профессионалов по выбору модели термопреобразователя

При выборе термопреобразователя надо учитывать:

1. тип подключения, совместимость с параметрами оборудования, системой автоматизации;

2. класс защиты;

3. чем больше диаметр электродов, тем длительней эксплуатация, чем меньше диаметр – тем выше время отклика, чувствительность датчика;

4. меньшая инерционность у ЧЭ без изоляционного слоя;

5. срок службы напрямую зависит от температурного диапазона эксплуатации, подбирайте ТП с запасом диапазона температур;

6. правильно оценивайте глубину погружения и длину наружной части датчика – это позволит увеличить точность измерений;

7. внимательно следите за материалом жил компенсаторных проводов при подключении, он должен быть аналогичен или сходен по характеристикам с материалом ЧЭ термопреобразователя.

Взаимозаменяемость, оперативный и простой монтаж – основное преимущество современных датчиков. При выходе из строя, поломке или сбое ТП его можно быстро заменить на новый без последующей калибровки и настройки измерительной аппаратуры, оборудования, систем автоматики.

Современные микропроцессорные измерители, регуляторы температуры – универсальные цифровые устройства с возможностью подключения нескольких разных видов термопреобразователей. Применение разных типов ТП позволяет максимально точно измерить колебания температур, учитывая характеристики среды, эксплуатационные особенности оборудования, промышленные и производственные требования к конкретным технологическим процессам.