Biura techniczno-handlowe

 

Jesteśmy partnerem


CZUJNIKI TERMOMETRÓW TERMOELEKTRYCZNYCH

Termometry termoelektryczne są to przyrządy reagujące na zmianę temperatury zmianą siły termoelektrycznej wbudowanego w nie termoelementu. W osłonie ochronnej, oprócz termoelementu znajdują się zaciski zewnętrzne do przyłączenia elektrycznych przyrządów pomiarowych. Mogą zawierać elementy montażowe lub głowicę przyłączeniowe.
Termoelementy
Termoelement są to dwa przewodniki/termoelektrody/ wykonane z różnych materiałów, połączone ze sobą na jednym końcu i tworzące część układu wykorzystującego zjawisko termoelektryczne do pomiaru temperatury (zjawisko Seebecka). Zjawisko termoelektryczne polega na wytworzeniu siły termoelektrycznej (s.e.m.) na skutek różnicy temperatur między dwoma spoinami: pomiarową (połączone końce termoelementu), na którą oddziaływuje mierzona temperatura i odniesienia (niepołączone, wolne końce termoelektrod), która znajduje się w znanej (najczęściej 0°C) temperaturze.

1. TABELA OZNACZANIA TYPÓW TERMOELEMENTÓW.

Lp. Oznaczenia symbolem Oznaczenie Rodzaj termoelementu Zakres temperatur dla stosowania długotrwałego (°C) Zakres temperatur dla stosowania krótkotrwałego (°C)
1 R PtRh13-Pt Platyna+13% rod -platyna -50... 1300 1300... 1600
2 S PtRh10-Pt Platyna+10% rod -platyna -50... 1300 1300... 1600
3 B PtRh30-PtRh6 Platyna+30% rod -platyna+6%rod 600... 1600 1600... 1800
4 J Fe-CuNi Żelazo-miedź+nikiel  (żelazo-konstantan) -40... 700 700... 900
5 T Cu-CuNi Miedź-miedź+nikiel  (miedź-konstantan) -40... 400 400... 600
6 E NiCr-CuNi Nikiel+chrom -
miedź+ nikiel  (nikielchrom-konstantan)
-40... 700 700... 1000
7 K NiCr-NiAl Nikiel+chrom -
nikiel+aluminium  (nikielchrom-nikielaluminium)
-40... 1000 1000... 1300
8 N NiCrSi-NiSi Nikiel+chrom+krzem -
nikiel+krzem  (nikkrosil-nisil)
-40... 600 600... 1300

W przypadku gdy temperatura spoin odniesienia tso jest różna od 0°C, siłę termoelektryczną termoelementu w dowolnej temperaturze t oblicza się według wzoru :
Et = E - Eso
w którym:
Et - rzeczywista siła termoelektryczna w temperaturze (zgodna z PN-EN 60584:1997 dla temp. tso-t)
E - zmierzona siła termoelektryczna w temperaturze t
Eso - siła termoelektryczna spoiny odniesienia w temperaturze tso (wg PN-EN 60584:1997)

Czujniki termoelektryczne są oferowanie z różnymi typami osłon przeznaczonymi dla różnych warunków środowiskowych i temperatury pracy.

2. TABELA WARTOŚCI SEM - DANE SKRÓCONE.


Wartość siły termoelektrycznej SME (mV) między spoinami, dla temperatury odniesienia 0°C wg PN-EN 60584-1:1997

T [°C] Cu-CuNi
T
Fe-CuNi
J
NiCr-NiAl
K
NiCrSi-NiSi
N
PtRh10-Pt
S
PtRh13-Pt
R
PtRh30-PtRh6
B
-200 -5,603            
-100 -3,378 -4,633 -3,554 -2,407      
-50 -1,819  -2,43 -1,889 -1,269      
0 0,000 10,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
20  0,790 1,019 0,798 0,525 0,113 0,111 -0,003 
50  2,036 2,585 2,023 1,340 0,299 0,296 0,002
100 4,277 5,269 4,096 2,774 0,646 0,647 0,033
150  6,704 8,010 6,138 4,302 1,029 1,041 0,092
200 9,286 10,779 8,138 5,913 1,441 1,469 0,178
250  12,013 13,555 10,153 7,597 1,874 1,923 0,291
300 14,860 16,327 12,209 9,341 2,323 2,401 0,431
350  17,819 19,090 14,293 11,136 2,786 2,896 0,596
400 20,869 21,848 16,397 12,974 3,259 3,408 0,787
450   24,610 18,516 14,846 3,742 3,933 1,002
500   27,393 20,644 16,748 4,233 4,471 1,242
550   30,216 22,776 18,672 4,732 5,021 1,505
600   33,102 24,905 20,613 5,239 5,583 1,792
650   36,071 27,025 22,566 5,753 6,157 2,101
700   39,132 29,129 24,527 6,239 6,743 2,431
750   42,281 31,213 26,491 6,806 7,340 2,782
800   45,494 33,275 28,455 7,345 7,950 3,154
850     35,313 30,418 7,893 8,571 3,546
900     37,326 32,371 8,449 9,205 3,957
950     39,314 34,319 9,014 9,850 4,387
1000     41,276 36,256 9,587 10,506 4,834
1050     43,211 38,179 10,168 11,173 5,299
1100     45,119 40,087 10,757 11,850 5,780
1150     46,995 41,976 11,351 12,535 6,276
1200     48,838 43,846 11,951 13,228 6.786
1250     50,644 45,694 12,554 13,926 7,311
1300     52,410 47,513 13,159 14,629 7,848
1350         13,766 15,334 8,397
1400         14,373 16,040 8,956
1450         14,978 16,746 9,524
1500         15,582 17,451 10,099
1550         16,182 18,152 10,679
1600         16,777 18,849 11,263
1650         17,366 19,540 11,848
1700         17,947 0,222 12,433
1750             13,014
1800             13,591

3. TOLERANCJE DLA TERMOELEMENTÓW /WG PN - EN 60584 -2:1997/

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

± 0,004/t/
od -40 do +133
od +133 do +350
±1

± 0,0075/t/
od -67do +40
od -200 do -67
±1

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

± 0,0075/t/
od -167 do +40
od -200 do -167
±2,5

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

± 0,004/t/
od -40 do +333
od +333 do +750
±2,5

± 0,0075/t/
   
K
NiCr-Ni
od -40 do +375
od +375 do +1000
± 1,5

± 0,004/t/
od -40 do +333
od +333 do +1200
±2,5

± 0,0075/t/
od -167 do +40
od -200 do -167
±2,5

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

± 0,004/t/
od -40 do +333
od +333 do +1200
±2,5

± 0,0075/t/
   
R
PtRh13-Pt

S
PtRh1O-Pt
od 0 do +1100
od +1100 do +1600
± 1

±(1+0,003)(t-1100)
od 0 do +600
od +600 do +1600
±1,5

± 0,0025/t/
   
B
PtRh30-PtRh6
 
 
od +600 do +1700
 
± 0,0025/t/
 
od +600 do +800
 od +800 do +1700
±4

± 0,005/t/ 

4. TERMOELEMENTY PŁASZCZOWE.

Szczególne wymaganie techniczne oraz specjalne zastosowania np. medyczne, doprowadziły do opracowania termoelementów płaszczowych o niewielkich wymiarach, wysokiej rezystancji izolacji i dużej odporności na agresywne środowisko. Jednolity przewód termoelementu płaszczowego składa się z:
  • dwóch przewodów (termoelektrod)
  • warstwy izolacji - silnie sprasowanego proszku mineralnego (przeważnie tlenek magnezu)
  • płaszcza metalowego zapewniającego osłonę mechaniczną i chemiczną spoiny pomiarowej i termoelektrod.
Na jednym końcu termoelektrody są zespawane tworząc spoinę pomiarową (gorący koniec termoelementu). Zaspawany jest również płaszcz termopary od strony spoiny, aby ją odizolować od wpływów zewnętrznych. Drugi koniec termoelementu jest podłączony do przewodu przedłużającego lub kompensacyjnego, bezpośrednio lub poprzez złącze, wtyczka - gniazdo. Dzięki bardzo silnemu sprasowaniu warstwy izolacji i odpowiedniej strukturze metalurgicznej zarówno termoelektrod jak i płaszcza, termoelementy płaszczowe są bardzo giętkie i mogą być wyginane z minimalnym promieniem krzywizny trzy razy większym od ich średnicy zewnętrznej. Przy zachowaniu pewnych środków ostrożności promień zgięcia może być jeszcze mniejszy. Małe średnice zewnętrzne termoelementów umożliwiają  pomiar temperatury w miejscach niedostępnych dla czujników rurkowych..

Ewentualne błędy pomiaru termoelementami płaszczowymi:

1. Błędy niejednorodności.

Niejednorodność termoelementów może być spowodowana przez skład chemiczny lub zmianę w strukturze krystalicznej. Wewnątrz drutów termoelektrod pojawia się niepożądana s. e. m., która zawsze ma negatywny wpływ na dokładność pomiaru, jeśli termoelement umieszczony jest w obszarze z gradientem temperatury. Błąd zależy wtedy tak od niejednorodności, jak i od gradientu temperatury. Zmiany w strukturze drutów termoelektrod mogą powstać w czasie ich zwijania, składania lub rozciągania. Mają one charakter odwracalny. Powrót do pierwotnej struktury następuje w wyniku podgrzania termoelementu do temperatury 800°C. W celu wykrycia niejednorodności można przeprowadzić następujący eksperyment:
spoina pomiarowa jest utrzymywana w stałej temperaturze i podłączona do miernika, źródło ciepła jest przemieszczane wzdłuż termoelementu - wskazania miernika nie powinny się znacząco zmieniać.

2. Błędy wynikające z niewłaściwego miejsca pomiaru.
Zasadniczo, spoina pomiarowa, która stanowi czujnik termoelementu, powinna być umieszczona w gorącej części obiektu, którego temperaturę mierzymy. Jeśli to nie jest spełnione, temperatura nie jest mierzona poprawnie. Dodatkowo, zakłócenia w polu temperatury mogą mieć ujemny wpływ na pomiar.
Przewodność cieplna materiałów konstrukcyjnych takich, jak izolator, druty termoelektrod i płaszcz powoduje, że zachodzi przez nie wymiana ciepła. Jeżeli płaszcz jest w wyższej temperaturze niż spoina pomiarowa, następuje przepływ ciepła w kierunku spoiny.
Tą samą drogą ciepło może odpływać od spoiny. Oba przypadki zakłócają pomiar temperatury. Poprawę można osiągnąć poprzez odpowiednią konstrukcję i zamocowanie termoelementu. Należy zapewnić tak dobrą, jak to jest możliwe, wymianę ciepła pomiędzy mierzonym obiektem a spoiną pomiarową.

3. Błędy wynikające z dryftu.
Defekty termoelementów nie wynikają wyłącznie z mechanicznych uszkodzeń czy złamań, ale także stąd, że s. e. m. nie mieści się już w granicach tolerancji. To zjawisko, znane jako dryft, zachodzi bez żadnych zewnętrznych zmian w temperaturze i może stopniowo zmienić siłę termoelektryczną. Jedną z przyczyn dryftu jest zanieczyszczenie drutów termoelektrod zachodzące pod wpływem temperatury.

Przykład: w termoelementach typu K przyczyną dryftu jest fakt, że w wysokich temperaturach chrom w drucie (+) utlenia się łatwiej, niż nikiel. Następuje redukcja chromu i s. e. m. zmniejsza się. Błąd ten pojawia się często, także wtedy, gdy termopara jest używana w atmosferze beztlenowej. Brak tlenu przeszkadza w utlenianiu i uformowaniu się naturalnej osłony. Pojawiający się nalot niszczy druty termoelektrod.
Pomiary temperatury termoelementem typu K w atmosferze bogatej w siarkę, powoduje jej oddziaływanie z drutem niklowym i jego kruchość.
Inną przyczyną dryftu jest zbyt gwałtowne schłodzenie termoelementu od temperatury przekraczającej 700°C.
Starzenie termoelementów jest skutkiem jeszcze innych procesów, nie mających nic wspólnego z wyżej opisanymi. W tym miejscu zjawiska te nie są szczegółowo opisane, a jedynie wzmiankowane.
Jako ogólną zasadę należy przyjąć, że termoelementy używane w obszarach o wysokich temperaturach winny być czasowo testowane pod kątem utrzymania s. e. m. w granicach tolerancji.

4. Błędy wynikające z niewłaściwego przewodu kompensacyjnego.
Przewód kompensacyjny jest potrzebny w celu przedłużenia termoelementu do urządzenia /stanowiska/ pomiarowego. Jego dołączenie może być przyczyną powstania błędu w pomiarach. Aby tego uniknąć należy pamiętać, że błędy s. e. m. często spowodowane są zamianą polaryzacji kabli przy łączeniu, zastosowaniem niewłaściwego przewodu kompensacyjnego, zbyt wysoką temperaturą otoczenia lub niewłaściwym uziemieniem ekranowania przewodów, jeśli przechodzą one przez pole magnetyczne.
Jeśli stwierdza się występowanie błędów pomiarowych, zalecane jest najpierw sprawdzenie przewodu kompensacyjnego.

5. WŁASNOŚCI DYNAMICZNE TERMOELEMENTÓW PŁASZCZOWYCH (BEZ DODATKOWYCH OSŁON) /WG KATALOGÓW FIRMOWYCH

Średnica
płaszcza
t0,5 /s/ t0,9 /s/ Rodzaj
spoiny
P2 W0,4 MW P2 W0,4 MW
  1,80 0,06   6,00 0,15   O
0,5 1,80 0,03   6,00 0,10   U
  3,00 0,15   10,00 0,50   O
1 3,00 0,06    10,00 0,20   U
  8,00 0,21    25,00 0,60   O
1,5 8,00 0,13    25,00 0,40   U
  26,00 1,20 1,20 88,00 2,90 2,80 O
3 23,00 0,22 0,45 80,00 0,75 1,20 U
  37,00 2,50   120,00 6,00   O
4,5 33,00 0,45   110,00 1,60   U
  60,00 4,00 3,00 200,00 9,50 6,00 O
6 55,00 0,55 0,85 185,00 2,60 3,50 U
  100,00 7,00    290,00 14,00   O
8 87,00 0,75    250,00 3,90   U

Oznaczenia:
P2 - wyznaczony w przepływającym powietrzu V = 2 m/s
W0,4 - wyznaczony w przepływającej wodzie V = 0,4 m/s
MW - wyzanczony w intensywnie mieszanej wodzie
O - spoina odizolowana
U - spoina uziemiona

6. SPOINY POMIAROWE TERMOELEMENTÓW

SO

Jedna spoina pomiarowa (pojedynczy termoelement), odizolowana od osłony czujnika (od płaszcza). Długi czas odpowiedzi. Stosowana przy pomiarach w przewodzącym ośrodku lub gdy wymagane jest odizolowanie elektryczne układu pomiarowego.






SOA
Wspólna spoina pomiarowa obu termoelementów, odizolowana od osłony czujnika (od płaszcza). Długi czas odpowiedzi. Stosowana przy pomiarach w przewodzącym ośrodku lub gdy wymagane jest odizolowanie elektryczne układu pomiarowego. Również w pomiarach wymagających zachowania ciągłości pomiaru temperatury procesu (uszkodzenie jednego obwodu pomiarowego nie przerywa pomiaru).






SOB
Dwie odizolowane od siebie spoiny pomiarowe (podwójny termoelement), odizolowane od osłony czujnika (od płaszcza). Długi czas odpowiedzi. Stosowane przy pomiarach w przewodzącym ośrodku lub gdy wymagane jest odizolowanie elektryczne układu pomiarowego. Również w pomiarach wymagających przesłania dwu niezależnych sygnałów do różnych elementów wykonawczych.





SP
Jedna spoina pomiarowa  (pojedynczy termoelement), połączona (uziemiona) z osłoną czujnika (z płaszczem). Dobry czas odpowiedzi. Spoina pomiarowa odizolowana od chemicznego i mechanicznego wpływu ośrodka. Stosowana w ośrodkach nieprzewodzących.
SP
Wspólna spoina pomiarowa obydwu termoelementów, połączona (uziemiona) z osłoną czujnika (z płaszczem). Dobry czas odpowiedzi. Spoina pomiarowa odizolowana od chemicznego i mechanicznego wpływu ośrodka. Stosowana w ośrodkach nieprzewodzących. Również w pomiarach wymagających zachowania ciągłości pomiaru temperatury procesu (uszkodzenie jednego obwodu pomiarowego nie przerywa pomiaru).


SE
Spoina pomiarowa eksponowana (nieosłonięta), wyprowadzona poza osłonę czujnika. Najkrótszy czas odpowiedzi. Stosowana w  pomiarach szybkich zmian temperatury. Spoina narażona na urazy mechaniczne i nieodporna na wpływy atmosfery korozyjnej.
SO2
Spoina pomiarowa odizolowana od osłony czujnika. Osłona czujnika podwójna. Długi czas odpowiedzi. Stosowana przy pomiarach w przewodzącym, agresywnym ośrodku.
NIP 737-19-66-189, Kapitał zakładowy spółki - 700 000 zł
KRS 0000201394, Sąd Rejonowy dla Krakowa-Śródmieścia w Krakowie, XII Wydział Gospodarczy Krajowego Rejestru Sądowego
Wszystkie prawa zastrzeżone © by Limatherm Sensor | 2014 | Licznik odwiedzin: 1295948
strony www teamsolution