- Производственная компания тесей: термопары, термокарман, датчики температуры,гильзы защитные юнкж,многозонные датчики температуры,термометры сопротивления тспт, тсмт
- Таблица 2
- Таблица 1
- Таблица 10
- Таблица 11
- Таблица 12
- Таблица 13
- Таблица 14
- Таблица 3
- Таблица 4
- Таблица 5
- Таблица 6
- Таблица 7 показатели надежности датчиков температуры
- Таблица 8 минимальная глубина погружения
- Таблица 9
- Термопары для измерения температуры, термопары ктха, ктнн, ктхк, ктжк, ктмк
Производственная компания тесей: термопары, термокарман, датчики температуры,гильзы защитные юнкж,многозонные датчики температуры,термометры сопротивления тспт, тсмт
«ООО «ПК «ТЕСЕЙ» является ведущим производителем кабельных термопар, гильз защитных и термометров сопротивления на российском рынке. Номенклатура предприятия насчитывает более 100 конструктивных модификаций датчиков температуры различных типов, эталонных термопреобразователей, 15 модификаций защитных гильз. В 2021 году в компании приступили к производству термоэлектрических преобразователей и термопреобразователей сопротивления с интервалом между проверками до 5 лет. Только датчики КТХА и ТСПТ предлагаемые ООО «ПК «ТЕСЕЙ» имеют гарантийный срок до 5 лет. Предлагаемые защитные гильзы (термокарманы) ЮНКЖ единственные на российском рынке имеют сертификат соответствия ТР ТС 032 и утвержденную методику расчета прочности.
ПК «ТЕСЕЙ» предлагает выгодные условия сотрудничества с крупными потребителями и проектными организациями. Срок поставки термопар, термометров и гильз защитных от 5 до 25 рабочих дней»
Таблица 2
Обозначение варианта исполнения ТС | Pt | П | М |
Температурный коэффициент a, °С-1 | 0,00385 | 0,00391 | 0,00428 |
Номинальное сопротивление R0, Ом | 100, 500; 1000 | 46, 50, 100 | 53, 50, 100 |
2. Унифицированный сигнал 4-20мА, цифровой сигнал HART, Profibus, Fieldbus, WirelessHART
В клеммную головку могут устанавливаться измерительные преобразователи (ИП). ИП преобразуют сигнал от первичного преобразователя (термопары, преобразователь 4 20 мА) в унифицированный выходной сигнал постоянного тока по ГОСТ 26.011-80 4-20мА и (или) цифровой сигнал по протоколу HART, PROFIBUS-PA, FOUNDATION Fieldbus.
Датчики температуры с выходным сигналом постоянного тока и (или) цифровым сигналом по протоколам HART, Profibus, Fieldbus в случае установки ИП PR являются единым средством измерения, их метрологические характеристики приведены в таблице 3 и они могу эксплуатироваться в климатических условиях указанных в пункте 11.
Таблица 1
Тип датчика температуры | Класс | Диапазон измерений1, °С | Пределы допускаемых отклонений от НСХ, °С | |
от | до | |||
ТСМТ | A | –50 | 120 | ± (0,15 0,002 · |t|) |
B | –50 | 200 | ± (0,3 0,005 · |t|) | |
C | –180 | 200 | ± (0,6 0,01 · |t|) | |
ТСПТ | AA | -50 | 200 | ± (0,10 0,0017 · |t|) |
A | –50 | 300 | ± (0,15 0,002 · |t|) | |
B | –196 | 600 | ± (0,3 0,005 · |t|) | |
C | –196 | 600 | ± (0,6 0,01 · |t|) | |
1 – Указаны предельные значения, конкретный диапазон, в зависимости от конструктивной модификации и наличия ИП, указан далее на страницах описания модификаций а также приводится в паспорте и на шильдике датчика. | ||||
На следующем рисунке приведено сравнение границ классов допуска датчиков температуры ТСПТ и КТхх без измерительных преобразователей.
Из рисунка видно, что для температур до 300°С, минимальное отклонение от НСХ имеют датчики ТСПТ класса допуска А. Для этого же диапазона предпочтительнее выбирать датчики КТхх класса «к0», чем использовать термометры сопротивления класса B по ГОСТ 6651-2009. Для измерения температуры более 300°С рекомендуем применять кабельные термопары КТхх первого класса допуска (к1), так как они имеют меньшее отклонение от НСХ, чем термометры сопротивления класса допуска B.
Номинальное сопротивлениеR0
Таблица 10
Датчики температуры ТСПТ (ТСМТ) с двухпроводной схемой подключения изготавливаться только с классом допуска В или С и имеют ограничения по монтажным длинам и длинам удлинительных проводов. В соответствии с требованиями ГОСТ 6651-2009, для датчиков с двух проводной схемой подключения, сопротивление внутренних проводов не должно превышать 0,1% номинального сопротивления ТС при 0°С.
В связи с этим для различных НСХ присутствуют ограничения по монтажным длинам:- для датчиков с клеммной головкой максимальная монтажная длина составляетLmax= (500÷1250)мм в зависимости от конструктивной модификации,- для датчиков с удлинительным проводом, максимальная длина провода составляет ℓmax= (500÷1000)мм в зависимости от конструктивной модификации.
Датчики с трех- и четырехпроводной схемой подключения, в зависимости от конструктивных модификаций, изготавливаются по классу допуска АА, А, В, С. При изготовлении ограничения по монтажным длинам и длинам удлинительных проводов отсутствуют. Следует учитывать, чтоу вторичных приборов, к которым подключаются датчики,могут существовать ограничения по входному сопротивлению измерительной линии, которая в свою очередь зависит от длины провода датчика.
10. Устойчивость к механическим воздействиям
Датчики устойчивы к воздействию синусоидальной вибрации. Возможные группы исполнений по ГОСТ Р 52931-2008 от L1 до F3 в зависимости от конструктивной модификации (конкретная группа приведена в описании конкретной модификации и указывается в паспорте датчика). Справочные данные о параметрах вибрации соответствующих группам исполнений приведены в таблице 11.
Таблица 11
Модификации датчиков температуры | Группа вибропрочности по ГОСТ52931-2008 (диапазон частот, ускорение, амплитуда смещения) | Вибропрочность. | Группа механического исполнения по |
1хх, 2хх, 3хх | V3 (10-150Гц, 49 м/c2, 0.35 мм) | 10÷150Hz, 5G | М41 |
306 | N2 (10-55Гц, -, 0.35 мм) | 10÷55Hz | М6 |
205, 301, 302 | F3 (10-500Гц, 49 м/c2, 0.35 мм) | 10÷500Hz, 5G | М27 (М37) |
* – указан группа с наиболее жесткими условиями эксплуатации. Возможно применение датчиков во всех | |||
.jpg)
11. Климатическое исполнение
Значение температуры окружающего воздуха при эксплуатации
Таблица 12
Условное обозначение узла подключения | Наличие ИП | Датчики общего назначения | Взрывозащищенные термопары | |
температурный класс по | ||||
Т4 | Т5…Т6 | |||
с 14 по 19, 21, | ДА | -55 ÷ 85 | -55 ÷ 85 | -55 ÷ 60 |
НЕТ | -60 ÷ 120 | -60 ÷ 120 | -60 ÷ 85 | |
20, 22 | ДА | -55 ÷ 85 | — | — |
НЕТ | -60 ÷ 120 | — | — | |
10, 13 | НЕТ | -40÷ 85 | — | — |
44, 45, | ДА | -55 ÷ 85 | -55 ÷ 85 | -55 ÷ 60 |
НЕТ | -60 ÷ 120 | -60 ÷ 120 | -60 ÷ 85 | |
с 50 по 59, | НЕТ | -40 ÷ 200 | -40 ÷ 135 | -40 ÷ 85 |
с 60 по 69, с 80 по 85 | -60 ÷ 200 | -60 ÷ 135 | -60 ÷ 85 | |
070, 071 | -40 ÷ 350 | — | — | |
002 по 005 | -40 ÷ 200 | — | — | |
12. Степень защиты от воздействия воды и пыли по ГОСТ 14254-96 и МЭК 60529-89 соответствует значения указанным в следующей таблице 13
Таблица 13
Условное | Степени защиты по ГОСТ 14254 | Пояснение |
с 000 по 005, 070, 071 | IP40 | Защита от посторонних предметов,имеющих диаметр >1мм, без защиты от жидкости |
10, 11, 13 | IP55 | Пылезащищённое, Защита от водяных струй с любого направления |
20, 22, с 050 по 069, с 080 по 085 | IP65 | Пыленепроницаемые, Защита от водяных струй с любого направления |
14, 18, 19, 21, с 23 по 29 | IP66 | Пыленепроницаемые, Защита от морских волн или сильных водяных струй. |
15, 16, 17 | IP66/IP68 | Пыленепроницаемые, Защита от морских волн или сильных водяных струй, возможно длительное погружение на глубину более 1м |
13. Сейсмостойкость. ТС модификаций 101, 102, 103, 105, 106, 107, 201, 202, 205, 206,300, 301, 302, 303, 304 сейсмостойки:
¾при установке непосредственно на строительных конструкциях — при воздействии землетрясений интенсивностью 9 баллов по MSК-64 при уровне установки над нулевой отметкой 70 м;¾при установке на промежуточных конструкциях (например, на трубопроводах, арматуре) или в комплектных изделиях в качестве встроенных элементов — при воздействии на комплектные изделия или промежуточную конструкцию землетрясений интенсивностью 9 баллов по MSK-64 при уровне установки над нулевой отметкой 70 м (при отсутствии в месте установки изделий резонансов в диапазоне 1—30 Гц).
14. Маркировка
Маркировочные ярлыкитермопреобразователей сопротивления выполнены на самоклеющейся пленке из металлизированного полиэстера. Материал ярлыка устойчив к воздействию температур от –60 до 120°С, обладает хорошей стойкостью к воздействию растворителей, ультрафиолета, грязи.
15. Взрывозащищенные исполнения датчиков температуры Exia, Exd
Выпускаемые ПК «ТЕСЕЙ»для датчиков ТСПТ, ТСМТ, ТСПТ Ex, ТСМТ Ex (ТУ 4211-003-10854341-2021) могут устанавливаться на опасных производственных объектах, что подтверждено Сертификатом соответствия требованиям ТР ТС 012/2021 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» № RUC-RU.ГБ06.В.
- ТР ТС 012/2021 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах»;
- ГОСТ 30852.13-2002 «Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 14. Электроустановки во взрывоопасных зонах (кроме подземных выработок»;
- «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ гл. 7.3);
- «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭП гл. 3.4);
- РЭ 4211-002-10854341-2021.
Вид взрывозащиты – взрывонепроницаемая оболочка или искробезопасная электрическая цепь уровня «ia». Маркировка взрывозащиты приведена в следующей таблице
Таблица 14
Исполнение датчиков температуры | Маркировка взрывозащиты |
ТСПТ Exd, ТСМТ Ехd | 1ExdIICT4…T6 X |
ТСПТ Exi, ТСМТ Ехi | 0ExiаIICT4…T6 X |
При установке в датчик температуры измерительных преобразователей PRElectronics, датчики являются единым средством измерения и на них распространяется действие сертификата соответствия ТР ТС 012. При желании потребителя установить в датчик измерительный преобразователь другого производителя необходимо учитывать следующее.
В нормативной документации однозначных указаний на запрет или возможность установки сертифицированных ИП с взрывозащитной вида «искробезопасная электрическая цепь i» в головку датчика с маркировкой взрывозащиты 0ЕхiaIICT6 Х (по аналогии с использованием датчика и измерительного преобразователя установленного на DIN-рейку) нет.
Существует практика когда в приложении к сертификату указываются не конкретные модели ИП, а указываются их характеристики.ВНИМАНИЕ! В такой ситуации решение о правомерности установки ИП, помимо PR, в датчики температуры в исполнении Ехi, производимые ООО «ПК «ТЕСЕЙ» принимается потребителем!
ООО «ПК «ТЕСЕЙ» в данном случае осуществляет поставку двух изделий в комплекте. Оба изделия со своим паспортом, свидетельством о поверке и сертификатом соответствия. При необходимости может быть выполнена настройка, поверка и установка ИП в корпус датчика.
16. Поверка производится.
ДТ без измерительных преобразователей — по ГОСТ 8.461;ДТ с измерительными преобразователями — по МП РТ 2026.
17. Интервал между поверками (ИМП) в зависимости от групп условий эксплуатации приведен
в таблице 7.
Указания по эксплуатации
1. Указанные в разделах каталога конкретные области применения датчиков температуры приведены в качестве примера и могут быть расширены потребителем самостоятельно, при условии соответствия условий эксплуатации на объекте техническим параметрам для выбранной модификации.2.
Установка ТС, монтаж и проверка их технического состояния при эксплуатации должны проводиться в соответствии с техническим описанием ТС, руководством по эксплуатации РЭ 4211-003-10854341-2021и инструкциями на оборудование, в комплекте с которым они работают.
Во взрывоопасных зонах ТС должны применяться в соответствии с установленной маркировкой взрывозащиты, строгим соблюдением ГОСТ 30852.13-2002, ПУЭ, ПТЭЭП.3. При установке ТС в горизонтальном или наклонном положении без защитной арматуры, во избежание прогиба и вибрации ТС при эксплуатации, потребитель должен обеспечить дополнительное крепление.4.
Работоспособность узлов коммутации ТС (головки, переходные втулки) в зависимости от материала, Тmax: 200°С – для клеммных головок из алюминиевого сплава; 150°С – для клеммных головок из полимерного материала; 200°С – для переходных втулок. Однако при температуре выше 120°Спроисходит разрушение маркировочного ярлыка, идентифицирующего изделие и его производителя, а при температуре свыше 150°С возможно разрушение герметизирующей прокладки клеммной головки.5.
При использовании датчиков температуры в условиях вибрации и или при необходимости улучшения времени термической реакции, в комплекте с гильзами защитными предпочтительно использовать термометры модификации 102, 108, 106 в комплекте с передвижными штуцерами ЮНКЖ 031, 038, 041, вместо применения модификации101.
Таблица 3
Тип датчика температуры | Вид выходного сигнала и условное | Модель | Пределы допускаемой | |
ТСПТ, | AAxH25, AxH25 | 4-20мА | PR 5335 или | 0,25% ·tn или 0,3°С |
AxH10, BxH10 | 0,1% ·tn или 0,15°С | |||
BxH70 | 0,7% ·tnили 1,0°С | |||
AxP25, AAxP25, | Profibus PA, Foundation™ Fieldbus | PR 5350 | 0,25% ·tn или 0,4°С | |
BxP70, BxF70 | 0,7% ·tn или 1,0°С | |||
AxF10, BxF10, | 0,1% ·tn или 0,15°С | |||
AA3T25; A3T25 | 4-20мА | PR 5333 | 0,25% ·tn или 0,5°С | |
B3T70 | 0,7% ·tn или 1,0°С | |||
A3T40 | ПCТ-b-Pro | 0,4% ·tn или 0,5°С | ||
Примечания к Таблице 3: а) tn= tmax– tmin, °Сгде tmax и tmin – верхний и нижний пределы диапазона измерений (указан в паспорте и приводится на шильдике датчика).б) Пределы погрешности указаны для нормальных условий эксплуатации и учитывают вклад погрешностей: первичного преобразователя (термометра сопротивления) и основную погрешность преобразования ИП.в) «х» обозначает количество проводов в схеме подключения термометра сопротивления, х=3 или 4.
Например АА4Н25 или B3H7г) По требованию потребителя возможна установка в датчик ИП других производителей (Honeywell, E H, Yokogawa и др.). В этом случае следует учитывать:Датчик с ИП не будет единым средством измерения с нормированным метрологическими характеристиками.
Датчик и ИП следует рассматривать как два самостоятельных средства измерения со своими метрологическими характеристиками (по аналогии с использованием датчика и измерительного преобразователя установленного на DIN-рейку) и своими возможными условиями эксплуатации.
Поверка производится раздельно по методике утвержденной для каждого из них. При анализе погрешности измерений следует руководствоваться ГОСТ Р 8.736—2021 «Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения». Также см. п.
Таблица 4
Вид выходного сигнала и условное | Диапазон измерений tn, °С | Пределы допускаемой дополнительной погрешности, °С |
T25, T40, T70 | от 10 до 100 | 0,01 |
свыше 100 | 0,01 %· tn | |
H10, F10, P10, H25, P25, F25 | от 10 до 100 | 0,005 |
свыше 100 | 0,005 %· tn |
3. Стабильность метрологических характеристик
В ходе эксплуатации метрологические характеристики термопреобразователей сопротивления неизбежно изменяются. Скорость изменения зависит от многих факторов таких как: температура эксплуатации, скорость и частота изменений температуры, наличие химически активных веществ в измеряемой среде и т.д.
В связи с этим для датчиков ТСПТ, ТСМТ, ТСПТ Ex, ТСМТ Ex введены группы условий эксплуатации и в зависимости от этой группы нормированы допустимые значения дрейфа метрологических характеристик термометров сопротивления.Предельно допустимый дрейф метрологических характеристик первичных преобразователей (термопреобразователей сопротивления) за интервал между поверками (ИМП) не превышает значений, приведенных в таблице 5.
Таблица 5
Тип | Класс допуска | Температура применения, ° С | Группа условий эксплуатации | Дрейф за ИМП, °С | |
от | до | ||||
ТСМТ | A, B, C | – 180 | 200 | II | ± (0,3 0,005 · |t|) |
ТСПТ | A, B, С | – 50 | 300 | I | ± (0,15 0,002 · |t|) |
AA | – 50 | 150 | II | ± (0,1 0,0017 · |t|) | |
150 | 200 | III | ± (0,3 0,005 · |t|) | ||
ТСПТ | B, C | – 196 | – 50 | II | ± (0,3 0,005 · |t|) |
300 | 450 | ||||
450 | 600 | III | |||
t – значение измеряемой температуры | |||||
Дрейф метрологических характеристик измерительных преобразователей не превышает значений, указанных в таблице 6.
Таблица 6
Срок эксплуатации, лет | Условное обозначение точности ДТ | Дрейф ИП, °С |
2 | H10, F10, P10, H25, P25, F25, H70, P70, F70 | ± 0,0010 · tn |
T25, T40, T70 | ± 0,0015 · tn | |
5 | H10, F10, P10, H25, P25, F25, H70, P70, F70 | ± 0,0025 · tn |
T25, T40, T70 | ± 0,0040 · tn |
4. Показатели надежности
Датчики температуры относятся к неремонтируемым и невосстанавливаемым изделиям.Надежность ДТ в условиях и режимах эксплуатации, установленных в ТУ 4211-002-10854341-2021, характеризуется следующими показателями: – вероятность безотказной работы;- назначенный срок службы;- средний срок службы.
Показатели надежности ДТ установлены в соответствии с ГОСТ 27883 и учитывают условия эксплуатации ДТ:- температура применения;- температура и влажность окружающей среды;- вибрационные и ударные нагрузки; – химическая агрессивность среды к материалу чехла датчика.
Допустимые значения перечисленных факторов для конкретных конструктивных модификаций ДТ приводятся в паспортах на изделия. В зависимости от наличия и уровня факторов, условия эксплуатации разделены на группы I, II, III, приведенные в таблице 7.
Таблица 7 показатели надежности датчиков температуры
Группа условий | Вероятность | Интервал между | Средний срок службы |
I | 0,95 за 40 000 часов | 5 лет | 10 лет |
II | 0,95 за 16 000 часов | 2 года | 4 года (6 лет) |
III | 0,95 за 8 000 часов | 1 год | 2 года |
Назначенный срок службы, приведенный в таблице 12, равен интервалу между поверками (ИМП). При успешном прохождении ДТ периодической поверки, назначенный срок службы продляется на величину следующего ИМП.Отказом ДТ считают:- превышение допустимой величины дрейфы при периодической или внеочередной поверках;- разрушение защитной арматуры или нарушение целостности оболочки кабеля;- обрыв или короткое замыкание цепи чувствительного элемента;- снижение значения электрического сопротивления изоляции между цепью чувствительного элемента и металлической частью защитной арматуры или оболочкой кабеля ниже допустимых значений.
5. Минимальная глубина погружения:
Таблица 8 минимальная глубина погружения
Тип датчика | Наружный диаметр ДТ, мм | Класс допуска ДТ | Минимальная глубина погружения, мм |
ТСПТ | 3 | АА, А | 15 |
В | 10 | ||
4; 5 | АА, А | 30 | |
В | 25 | ||
ТСМТ | 5 | А | 55 |
В | 50 | ||
С | 50 | ||
ТСПТ | 6 | АА, А | 35 |
В | 30 | ||
ТСМТ, | А | 60 | |
В, С | 55 | ||
ТСПТ | 8 | АА, А | 45 |
В | 40 | ||
ТСМТ, | А | 65 | |
В, С | 60 | ||
ТСПТ | 10 | АА, А | 65 |
В | 60 | ||
ТСМТ | А | 80 | |
В, С | 75 |
6. Электрическое сопротивление изоляции и прочность изоляции:
Таблица 9
Тип | Электрическое сопротивление изоляции | Электрическая | ||
Напряжение | Сопротивление | Синусоидальное | Максимальный ток утечки | |
ТСПТ, ТСМТ | 100 В | 100 МОм | 250 | 5 мА |
ТСПТ Ex, ТСМТ Ex | 500 | 5 мА | ||
7. Измерительный ток
1 мА – номинальный измерительный ток для ТС с номинальным сопротивлением (R0) 50 и 100 Ом;0,2 мА – номинальный измерительный ток для ТС с номинальным сопротивлением (R0) 500 Ом.2 мА – Максимальный измерительный ток
8. Время термической реакции. Время термической реакции приведено далее в технических характеристиках конкретных конструктивных модификаций ТС и определено как время, которое требуется для изменения показаний ТС на 63,2% от полного изменения, при ступенчатом изменении температуры среды.
9. Схемы соединений и цветовая идентификация внутренних соединительных проводников
Термопары для измерения температуры, термопары ктха, ктнн, ктхк, ктжк, ктмк
КАБЕЛЬНЫЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ (Характеристики термопар).
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА.
Кабельная термопара представляет собой гибкую металлическую трубку с размещёнными внутри нее одной или двумя парами термоэлектродов, расположенными параллельно друг другу. Пространство вокруг термоэлектродов заполнено уплотненной мелкодисперсной минеральной изоляцией. Термоэлектроды кабельной термопары со стороны рабочего торца сварены между собой, образуя рабочий спай внутри стальной оболочки. Рабочий торец заглушен приваренной стальной пробкой. Свободные концы термоэлектродов подключаются к клеммам головки термопреобразователя или компенсационным проводам.
В соответствии со стандартом Международной электротехнической комиссии МЭК 61515 «Термопары и термопарные кабели с минеральной изоляцией» кабельные термопары производятся наружным диаметром от 0,5 до 8,0 мм с термоэлектродами образующими термопару типа T, J, E, K, N с номинальной характеристикой соответствующей стандарту МЭК 60584-1. В качестве изоляции используется мелкодисперсная окись магния или окись алюминия с чистотой не ниже 96%.
Высокая плотностьизоляции кабельной термопарыпозволяет навивать её на цилиндр радиусом, равным пятикратному диаметру кабеля, без изменения технических характеристик термопары. Например, термопару диаметром 3 мм можно навить на трубу диаметром 30 мм. При этом не происходит замыкания электродов между собой или с оболочкой. Надежная изоляция обусловлена технологией изготовления термопарного кабеля. Из окисимагния или алюминия методом сухого прессования изготавливают двухканальные бусы, в которые вставляют термоэлектроды, сборку помещают в трубу диаметром около 20 мм и многократно протягивают через фильеры, проводя промежуточный отжиг в среде водорода или аргона.
Рис. 3. Организация рабочего спая кабельного термопреобразователя
Одним из наиболее сложных и ответственных этапов в технологии изготовления термопары является сварка рабочего спая (спай термопары). В ПК «ТЕСЕЙ» сварка осуществляется в импульсном режиме на технологических установках лазерной сварки и специализированном сварочном агрегате. В процессе сварки, которая производится внутри оболочки кабеля, могут возникать технологические дефекты в сварном шве. Дефектом рабочего спая термопары является наличие в нем микротрещин, непровара, пор, свищей, утонения электродов. Указанные дефекты приводят к преждевременному разрушению рабочего спая, особенно при воздействии тепловых ударов и при эксплуатации термопар в режиме термоциклирования. Для контроля качества рабочего спая, специалистами компании «ТЕСЕЙ» изобретены, запатентованы и внедрены всерийное производство способ и устройство его реализующее, гарантирующие обнаружение дефектов при выходном контроле. Способ контроля основан на использовании явления Пельтье, не имеет аналогов и наряду с устройством применяется при выходном контроле кабельных термопар только на нашем предприятии.
Рис. 4. Возможные дефекты рабочего спая кабельной термопары:
а) дефектов нет; б) несплавление термоэлектродов; в) утонение зоны сварного шва;
г) микротрещины и поры в зоне сварного шва
Внедрение в технологический процесс специализированного сварочного агрегата позволило повысить качество сварного шва рабочего торца термопары за счет увеличения глубины провара. Это позволило существенно увеличить рабочий ресурс термопар в жаростойких оболочках с наружным диаметром ≥ 3 мм.
Рис. 5. сваркакабельной термопары
Многочисленные исследования показали более высокую стабильность кабельных ТП по сравнению с обычными проволочными. Так, изменение показаний кабельных термопар типа ХК диаметром 4 мм (диаметр электрода 0,85 мм) при 425 ±10°С за 10000 часов не превышает 0,5°С, а за 25000 часов составляет 1,15°С, тогда как для проволочных достигает 1°С за 10000 часов.
Сравнительные испытания термопар типа ХА показали, что изменение термо-э.д.с. кабельной термопары наружным диаметром 3 мм (диаметр термоэлектродов 0.65 мм) при температуре 800°С за 10000 часов составляет примерно 2,5°С, тогда как у обычной термопары ТХА с термоэлектродами диаметром 3,2 мм оно достигает 3°С, а при диаметре электродов 0,7 мм превышает 200–250 мкВ (5-6°С) при тех же условиях (рис.6). Изменение термо-э.д.с. кабельных термопар в оболочке из высоко-никелевых сплавов при 980°С также вдвое меньше, чем у обычной термопары при той же температуре за 5000 ч. Изменение показаний проволочной термопары ТХА с электродами диаметром 3.2 мм достигает 11°С за 1000 ч при температуре 1093°С, а при 1200°С – 12,5°С за 200 ч. Повышенная стабильность кабельных термопар (рис. 7) объясняется затруднением окисления термоэлектродов из-за ограниченного количества кислорода внутри кабеля, а также дополнительной защитой термоэлектродов от воздействия рабочей среды металлической оболочкой и оксидом магния.
Ещё одним несомненным достоинством кабельных ТП является способность выдерживать большие рабочие давления. Преобразователи КТХК 02.01 (диаметр 3 мм, оболочка AISI 321) производства ПК «ТЕСЕЙ» с припаянной монтажной втулкой для уплотнения «шар по конусу» успешно эксплуатировались в реакторе высокого давления на комплексе полиолефинов “Пластполимер” (г. Санкт-Петербург) при давлении 150 МПа, температуре 100–300°С, скорость движения газа 9,2 м/с, колебания давления до 2,5 МПа.
Говоря о характеристиках термопар и резюмируя всё вышесказанное о кабельных термопарах, можно подчеркнуть их основные достоинства, такие как:
- более высокие термоэлектрическая стабильность и рабочий ресурс по сравнению с проволочными термопреобразователями (в 2–3 раза);
- возможность изгиба, монтажа в труднодоступных местах, в кабельных каналах, при этом длина ТП может достигать нескольких сотен метров. Термопары можно приваривать, припаивать или просто прижимать к поверхности для измерения ее температуры;
- малый показатель тепловой инерции, позволяющий применять их для регистрации быстропротекающих процессов;
- универсальность применения для различных условий эксплуатации, хорошая технологичность, малая материалоемкость;
- способность выдерживать большие рабочие давления;
- изготовление на их основе термопреобразователей в защитных чехлах блочно-модульного исполнения, обеспечивающих дополнительную защиту термоэлектродов от воздействия рабочей среды и создающих возможность оперативной замены термочувствительного элемента.
При температурах выше 1000°С рекомендуется применять термопреобразователи КТНН.
Термоэлектрические преобразователи КТНН помимо всех преимуществ кабельных термопреобразователей имеют дополнительные достоинства:
- повышенная в 2–5 раз термоэлектрическая стабильность и рабочий ресурс термопары КТНН по сравнению с термопарой КТХА при сравнимых рабочих условиях. Материалы термоэлектродов (нихросил и нисил) демонстрируют более высокую стабильность термо-э.д.с., за счет увеличения концентрации хрома и кремния в никеле, а также введения в нисил магния, которые перевели процесс окисления материала термоэлектродов из внутреннего межкристаллитного в поверхностный. При этом на термоэлектродах образуется защитная пленка окислов, подавляющих дальнейшее окисление; увеличение содержания хрома в нихросиле до 14,2% фактически устранило обратимую нестабильность, характерную для хромеля;
- повышенная термоэлектрическая стабильность термопар НН(N) при их индивидуальной градуировке во многих случаях позволяет рекомендовать замену платиновых термопар градуировки ПП(S) 2 класса точности в диапазоне 1000–1200°С на более дешевые термопары КТНН;
- высокая чувствительность термопары НН(N) по сравнению с платинородий-платиновой термопарой ПП(S).
К достоинствам термопреобразователей КТЖК можно отнести высокую чувствительность (50–65 мкВ/°С) термопары ЖК в диапазоне температур 600–750°С и ее устойчивую работу в окислительной, восстановительной и нейтральной средах.
Более подробно со свойствами термопар вообще и преимуществами кабельных термопар Вы можете ознакомиться в публикациях специалистов ООО «ПК «ТЕСЕЙ», которые доступны зарегистрированным пользователям в разделе «Публикации» на сайте компании www.my-sertif.ru
ЗАЩИТНЫЕ ЧЕХЛЫ ДЛЯ ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
При работе в потоках жидкости или газа, движущихся с большой скоростью, а также при высоких давлениях (свыше 4 МПа) и температурах, в агрессивных средах, кабельные термопреобразователи помещаются в защитные чехлы (гильзы), предохраняющие их от изгибов и разрушений. Защитные чехлы имеют типовые габаритные размеры.
Термопреобразователи, конструкция которых является разборной и состоит из кабельной термопары, служащей в качестве сменного термочувствительного элемента (ТЭ), и защитного чехла, называют термопреобразователями блочно-модульного исполнения (конструктивные модификаций 01.05, 01.06, 01.07, 01.08, 01.16, 01.19, 01.20, 01.25 и т.п.). Они, сохраняя все преимущества кабельных ТП, приобретают следующие достоинства:
- возможность замены термочувствительного элемента без демонтажа защитного чехла с объекта;
- возможность одновременной поверки большого числа чувствительных элементов вследствие их малогабаритности;
- удешевление последующих поставок, так как, при необходимости, заменять можно только наружный чехол или только ТЭ.
Одним из важнейших факторов,обеспечивающих рабочий ресурс, является герметичность защитного чехла. Ограничение доступа кислорода внутрь чехла увеличивает ресурс эксплуатации кабельной термопары, являющейся чувствительным элементом термоэлектрического преобразователя.
Для производства датчиков типа КТНН и КТХА,предназначенных для измерения температур выше 800°С рекомендуется сталь AISI 310, сплавы ХН45Ю и Kanthal АРМ. Чувствительный элемент таких датчиков может иметь оболочку из стали AISI 310, AISI 446, сплавов Inconel 600, Alloy 740.
Для измерения температур при температурах до 1100°С включительно рекомендуем обратить внимание на датчики термопарыс чехлами из стали AISI 310. В большинстве случаев они имеют оптимальное соотношение стоимости к ресурсу.
Технические характеристики стали AISI 310S.
Температура начала интенсивного окалинообразования 1150°С.
Максимальная температура применения стали AISI 310 в различных средах:
| Воздух | 1100°С |
Окислительная серосодержащая атмосфера с низким содержанием S, Na, V | 1000°С |
Восстановительная серосодержащая атмосфера с низким и высоким содержанием S, Na, V | 850°С |
Окислительная серосодержащая атмосфера с высоким содержанием S, Na, V | 600°С |
Характеристика жаростойкости стали AISI 310:
| Условия испытания | Температура, °С | Скорость окисления, мм/год |
Воздушная среда; охлаждение до комнатной температуры 1 раз в неделю | 1095 | 0,29 |
Воздушная среда; охлаждение обдувом до 260°С каждые 30 мин | 1095 | 0,6 |
Воздушная среда; охлаждение до комнатной температуры 1 раз в неделю | 1150 | 0,98 |
Конструкция термопреобразователя с металлическим чехлом из стали AISI 310 защищена патентом на полезную модель № 41190.
Для измерения температур при температурах выше 1100°С и в агрессивных средах рекомендуем обратить внимание на датчики термопары модификаций 01.19, 01.20 и 01.25
Материалы, используемые для защитных оболочек и чехлов термопреобразователей
| Материал чехла | Обозначение | Верхний предел рабочей | Область применения | Примечание |
Аустенитные стали 12Х18Н10Т, | С10** | 800 | Энергетика, металлургия, машиностроение, печи отжига, производство кислот, бумажная промышленность, очистка сырой нефти и производство бензина, пищевая промышленность | Не рекомендуется для использования в присутствии серы или пламени в восстановительной среде. При наличии в среде углерода не рекомендуется применять в диапазоне температур 500–850°С |
Сталь AISI 304, | ||||
Сталь | С321 | Высокая стойкость к ряду агрессивных сред, включая горячие неочищенные нефтепродукты и газообразные продукты горения. При наличии в среде СО2 не рекомендуется применять при температуре выше 650°С | ||
Аустенитные стали 10Х17Н13М2Т (ЭИ448), | С13 | 900 | Повышенная стойкость к окислению, воздействию кислот и других сред повышенной агрессивности | Повышенная стойкость к питтинговой коррозии в средах, содержащих ионы хлора, по сравнению с хромоникелевыми сталями типа 18-10. |
400 | При работе в условиях воздействия кипящей фосфорной, серной, 10%-уксусной кислоты и сернокислых средах | |||
Сталь AISI 316 | С316 | 900 | Может быть использована продолжительно при температуре до 900°С. | |
400 | При работе в условиях воздействия кипящей фосфорной, серной, 10%-уксусной кислоты и сернокислых средах | |||
Ферритная сталь 15Х25Т | Т00 | 1000 | Для замены чехлов из 12Х18Н10Т при повышенных температурах. Устойчива в серосодержащих средах | Не рекомендуется воздействие ударных нагрузок, а также эксплуатация при 400–700°С (склонна к охрупчиванию).Температура начала интенсивного окалинообразования 1050°С |
Аустенитные стали | Т18 | 1000 | Установки конверсии метана, пиролиза, камеры сгорания, установки в химической и нефтяной промышленности | В интервале 600-800°С склонны к охрупчиванию. Температура начала интенсивного окалинообразования 1050°С |
Сталь AISI 446 | Т446 | 1100 | Печи закаливания, азотирования и отпуска, расплавы цветных металлов, серосодержащие среды, печи асфальтовых заводов, дымоходы стекловаренных печей | Превосходная стойкость к коррозии в окислительных и восстановительных средах при высоких температурах. Не рекомендуется применять в атмосфере, содержащей углерод |
Сталь AISI 310 | Т310 | 1100 | Паровые котлы, доменные печи, печи для обжига цемента и кирпича, производство стекла, нефтедобывающая и нефтехимическая промышленность, электростанции | Хорошая сопротивляемость окислению и воздействию серы. Благодаря высокому содержанию хрома, материал устойчив к кислым водным растворам, хлорной коррозии, к цианистым и нейтральным расплавам солей при высоких температурах, устойчив в атмосфере, содержащей СО2, до 900°С. Не восприимчив к зеленой плесени |
Сплав | Т600 | 1100 | Атомные и гидроэлектростанции, печи закалки и отпуска, производство пластмасс, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность, паровые котлы, авиастроение | Не рекомендуется применять с газами, содержащими углекислый газ и серу при температуре выше 550°С и натрий при температуре выше 750°С |
Сплав Alloy 740 | Т740 | 1250 | Нагревательные печи, стекольная промышленность, производство керамики, производство алюминия | Сопротивляемость окислению выше, чем у Inconel, остальные характеристики такие же |
Сплав на железо-никелевой основе ХН45Ю (ЭП747) | Т45 | 1250 | Металлургия и машиностроение, высокотемпературные печи различного назначения, производство перлита, обжиг керамической плитки | Рекомендуется для замены сплава ХН78Т |
Сплав железо-хромалюминиевый | ТАРМ | 1250 | Металлургия и машиностроение, высокотемпературные печи различного назначения | Рекомендуется к использованию в серосодержащих атмосферах и атмосферах с высоким углеродным потенциалом, так как обладает высокой устойчивостью к воздействию серы, серосодержащих соединений и к науглероживанию |
Чугун марки СЧ | СЧ | 800 | Расплавы алюминиевых сплавов | Стойкость в расплаве от 14 до 30 дней в зависимости от марки сплава и условий эксплуатации |
Керамика | К795, К799 | 1250 | Высокотемпературные газовые среды при отсутствии интенсивного воздействия абразивных частиц | Не рекомендуется воздействие механических нагрузок |
Керамика | К101 | 1200 | Расплавы цветных металлов | Не рекомендуется прямое воздействие пламени горелки и механических нагрузок ударного характера |
Карбид кремния | КК | 1250 | Высокотемпературные газовые среды; наличие в среде абразивных частиц | Не рекомендуется воздействие механических нагрузок ударного характера |
- * условное обозначение материала металлического чехла, принятое в ПК «ТЕСЕЙ»:
- буквы Т или С указывают максимальную температуру применения ТП (С – 800–900°С; Т – 1000–1250°С);
- двузначное число в индексе указывает процентное содержание никеля в стали или сплаве отечественного производства;
- трехзначное число в индексе применяется для стали или сплава зарубежного производства;
- для обозначения материала керамического чехла используется буква К.
- ** при изготовлении защитных чехлов без дополнительного согласования допускается взаимозамена аустенитных сталей12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 08Х18Н10, AISI 304 и AISI 304L, которая не влияет на качество и технические характеристики термопреобразователей, так как эти материалы обладают аналогичными свойствами.
Температура начала интенсивного окалинообразования некоторых сталей в воздушной среде
Сталь | Температура окалинообразования, °С |
Аустенитные стали 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т | 850 |
Аустенитные стали 10Х23Н18, 20Х23Н18 | 1050 |
Ферритная сталь 15Х25Т | 1050 |
Сплав на железо-никелевой основе ХН45Ю | 1300 |
Сплав на железо-хромалюминиевой основе KanthalАРМ | 1300 |
Характеристика жаростойкости некоторых легированных сплавов
| Сталь или сплав | Условия испытания | Температура, °С | Скорость окисления, мм/год |
ХН45Ю | Спокойный воздух | 1200 | 0,08 |
ХН45Ю | Спокойный воздух | 1250 | 0,1 |
ХН45Ю | Спокойный воздух | 1300 | 0,24 |
ХН45Ю | Поток чистого воздуха | 1050 | 0,82 |
ХН45Ю | Поток воздуха, содержащий 1,5 % SO2 | 1050 | 0,96 |
KanthalАРМ | Спокойный воздух | 1100 | 0,015 |
ХН78Т | Спокойный воздух | 1150 | 0,2 |
20Х23Н18 | Спокойный воздух | 900 | 0,05 |
20Х23Н18 | Спокойный воздух | 1000 | 0,5 |
15Х25Т | Спокойный воздух | 1050 | 0,35 |
15Х25Т | Поток чистого воздуха | 900 | 0,39 |
15Х25Т | Поток воздуха, содержащий 1,5 % SO2 | 900 | 0,54 |
15Х25Т | Продукты сгорания природного газа за 100 часов | 1050 | разрушение |
При составлении таблиц использованы действующие стандарты и справочники:
- ГОСТ 5632-72 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки»;
- Справочник «Марочник сталей и сплавов», «Машиностроение», 2001;
- Справочник «Коррозионностойкие жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы», «Интермет Инжиниринг», 2000;
- MNL 12/Manual on the use of thermocouples in temperature measurement. Fourth Edition./ASTM manual series;
- Metals Handbook, American Society for Metals;
а так же данные публикаций Analytical Reference Materials International и Special Metals Corporation.