Термопары на основе КТМС предназначены для измерения температуры жидких, твердых и газообразных сред, в т.ч. с высокой температурой (до 1250 °С), не агрессивных к материалу корпуса датчика.
В качестве материалов термоэлектродов для КТМС применяются различные сплавы, что определяет характеристики термопар и возможности их применения:
- хромель-копель (L). Термопары обладают высокой стабильностью при температурах до 600 °С;
- хромель-алюмель (K). Термопары отличаются стойкостью к окислению при высоких температурах до 1100 °С;
- нихросил-нисил (N). Имеют высокую стабильность и широкий диапазон рабочих температур: от -40 до +1250 °С, что позволяет использовать их для замены дорогостоящих термопар из драгоценных металлов.
Ассортиментный ряд термопар ОВЕН с КТМС включает в себя
Модификации с кабельным выводом ХХ4 - универсальные конструктивные исполнения датчиков для измерения температуры в труднодоступных местах, печах, прессах, для применения в пищевой промышленности и т.п. Рекомендуются на замену моделей 011, 021, 031. |
|
Модификации с коммутационной головкой ХХ5 предназначены для измерения температуры быстропротекающих процессов. Рекомендуются к использованию при производстве строительных материалов, в металлургии, нефтегазовой отрасли. |
|
Модернизированные высокотемпературные термопары имеют разборную конструкцию. Вставка из КТМС устанавливается в чехлы из стали ХН45Ю или чехлы из трубки МКРц. Широко применяются в металлургической и фарфорово-фаянсовой промышленностях, при обжиге кирпича, измерении температуры дымовых газов и т.п. |
Функциональные преимущества термопар из КТМС по сравнению с проволочными термопарами
- низкий показатель тепловой инерции (2 сек – для КТМС диаметром 4,5 мм) для регистрации быстропротекающих процессов;
- высокая стабильность и увеличенный рабочий ресурс (превышение в 2-3 раза по сравнению с обычными);
- возможность изгиба, монтажа в труднодоступных местах и кабельных каналах (60-100 м);
- разные варианты установки: приваривать, припаивать или крепить термопару (хомутом, на винт) к поверхности;
- выдерживают большие рабочие давления (до 150 МПа);
- для дополнительной защиты термоэлектродов от воздействия окружающей среды термопары могут производиться в защитных чехлах.
Общие сведения о термопарах
В общем случае термопара представляет собой два термоэлектрода из различных металлов, спаянных между собой. Один спай – «рабочий» – помещают в измеряемую среду, другой – «холодный» – должен находиться при температуре 0 °С. При разных температурах спаев по термоэлектродам протекает ЭДС, прямо пропорциональная разности этих температур. Рабочий спай защищается от прямого соприкосновения со средой защитной арматурой.
КТМС – Кабель Термопарный с Минеральной изоляцией в Стальной оболочке. Конструктивно КТМС состоит из гибкой металлической трубки, в которую помещены термоэлектроды (см. рис.). Пространство между термоэлектродами и стальной жаростойкой оболочкой заполнено плотной дисперсной минеральной изоляцией – оксидом магния.
Кабельная термопара с одной парой термоэлектродов
Кабельная термопара с двумя парами термоэлектродов
Справочная таблица размеров кабельных термопар
Параметр |
Значение |
|||||
Наружный диаметр защитной оболочки, d, мм |
1.5 |
2.0 |
3.0 |
4.5 |
||
Количество термоэлектродов |
2 |
2 |
2 |
4 |
2 |
4 |
Диаметр термоэлектродов C, мм |
0.25 |
0.33 |
0.48 |
0.46 |
0.74 |
0.69 |
Толщина защитной оболочки, S, мм |
0.18 |
0.23 |
0.33 |
0.33 |
0.51 |
0.51 |
Технические характеристики термопар с кабельным выводом (модели ХХ5)
Тип ТП |
Класс допуска |
Тр, °С |
Тн, °С |
Материал защитной оболочки КТМС |
Диаметр оболочки, D, мм |
Давление |
Исполнение спая |
ДТПN (НН) |
1 |
-40+1250
|
1100 |
сплав Nicrobell D |
4.5 |
10 МПа |
Изолированный или неизолированный |
ДТПК (ХА) |
1 |
-40+800 |
600 |
сталь AISI 321 |
3.0, 4,5 |
||
1 |
-40+900 |
700 |
сталь AISI 310 |
4.5 |
|||
1 |
-40+800 |
600 |
сталь AISI 316 |
3.0, 4,5 |
|||
ДТПL (ХК) |
2 |
-40+600 |
450 |
сталь 12Х18Н10Т |
3.0 |
||
ДТПJ (ЖК) |
1 |
-40+600
|
450 |
сталь AISI 316 |
3.0, 4.5 |
Показатель тепловой инерции термопар на основе КТМС (без защитного чехла)
Не превышает значений, указанных в таблице (в зависимости от вида рабочего спая и наружного диаметра рабочей части d, мм):
Вид рабочего спая |
Показатель тепловой инерции термопреобразователя, С |
||||
d = 1,5 |
d = 2,0 |
d = 3,0 |
d = 4,5 |
d = 6,0 |
|
Изолированный от оболочки КТМС |
0.4 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
4.0 |
Неизолированный от оболочки КТМС |
0.15 |
0.25 |
0.5 |
1.0 |
3.0 |
Показатель тепловой инерции термопар на основе КТМС (в защитных чехлах D=12 и 20 мм)
Не превышает значений, указанных в таблице (в зависимости от вида рабочего спая и наружного диаметра погружной части D, мм):
Вид рабочего спая |
Показатель тепловой инерции термопреобразователя, С |
||
D = 12 мм, керамический чехол (корунд) |
D = 20 мм, керамический чехол (корунд) |
D = 20 мм, металлический чехол |
|
Изолированный от арматуры |
30 |
90 |
50 |
Неизолированный от арматуры |
|
|
30 |
Условия эксплуатации
Рабочие условия эксплуатации узлов коммутации: помещения с нерегулируемыми климатическими условиями и (или) навесы, при атмосферном давлении от 84 до 106,7 кПа, с температурой в диапазоне от минус 40 до +85 °С и относительной влажностью не более 95 % при +35 °С и более низких температурах без конденсации влаги.
Конструктивное исполнение коммутационных головок для ОВЕН ДТПХхх5 на основе КТМС
Конструктивное исполнение головки |
Увеличенная (стандарт) |
|
Материал головки |
пластмассовая |
металлическая |
|
||
Модели |
275, 285, 295, 365 |
275, 285, 295, 365 |
Температура клеммной головки в рабочих условиях эксплуатации не должна превышать температуру:
200 °С – для клеммных головок из алюминиевого сплава
120 °С – для головок из полиамида
Преобразователи термоэлектрические с коммутационной головкой на основе КТМС
Конструктивное исполнение |
Модель |
Параметры |
Материал |
Длина монтажной части L*, мм |
275 |
D = 3 мм D = 4,5 мм |
ДТПL сталь 12Х18Н10Т (-40…+600 °С) диаметр КТМС 3,0 мм ДТПK сталь AISI 321 (-40…+800 °С) диаметр КТМС 3,0 мм диаметр КТМС 4,5 мм сталь AISI 310 (-40…+900 °С) диаметр КТМС 4,5 мм сталь AISI 316 (-40…+900 °С) диаметр КТМС 4,5 мм диаметр КТМС 3,0 мм ДТПN сплав Nicrobell D (-40…+1250 °С) диаметр КТМС 4,5 мм ДТПJ сталь AISI 316 (-40…+600 °С) диаметр КТМС 3,0 мм диаметр КТМС 4,5 мм |
60...20000 кратно 10 |
|
285 |
D = 3 мм D = 4,5 мм M = 20×1,5 мм S = 22 мм |
|||
295 |
D = 3 мм D = 4,5 мм M = 20×1,5 мм S = 22 мм |
|||
365 |
D = 3 мм D = 4,5 мм M = 20×1,5 мм S = 27 мм |
Температура клеммной головки в рабочих условиях эксплуатации не должна превышать температуру:
-200 °С – для клеммных головок из алюминиевого сплава
-120 °С – для головок из полиамида
Модификации
Пример обозначения при заказе: ДТПК285-0707.400.1
Это означает, что изготовлению и поставке подлежит термоэлектрический преобразователь с чувствительным элементом КТМС «хромель-алюмель», материал защитной оболочки монтажной части – AISI321 c диапазоном измерения температуры: -40…+800 °С, с изолированным рабочим спаем, диаметром КТМС 3 мм, с пластмассовой коммутационной головкой, длиной монтажной части 400 мм, в корпусе 285.
Материалы монтажных частей арматуры термопар
Рекомендуемая температура и условия применения термопар ДТП в зависимости от материала арматуры
Материал арматуры монтажной части ДТП |
Рекомендуемые температуры применения, °С |
Условия применения |
Температура окалино образования, °С |
Особенности применения |
Нержавеющие аустенитные стали 12Х18Н10Т 08Х18Н10Т AISI304 |
800
|
Неподвижные окислительные или нейтральные жидкие, газообразные среды |
850
|
Неустойчивы в серосодержащих средах, в серной, соляной, фтороводородной (плавиковой), горячей фосфорной, кипящих органических кислотах |
600 |
воздействие механических нагрузок |
|||
Нержавеющая аустенитная сталь 10Х23Н18 |
900 |
Неподвижные, движущиеся окислительные или нейтральные газообразные среды, воздействие механических нагрузок |
1050 |
Стойкость к коррозии при высоких температурах; стойкость к воздействию агрессивных сред .Широко применяется в нефтехимии. |
Нержавеющая Тугоплавкая аустенитная сталь сталь AISI310 (российский аналог: 20Х25Н20С2) |
1100 |
Неподвижные окислительные или нейтральные газообразные среды |
>1100 |
Хорошая сопротивляемость окислению и воздействию серы, устойчива к кислым водным растворам, хлорной коррозии, к цианистым и нейтральным расплавам солей при высоких температурах. Устойчива в атмосфере, содержащей СО2, при температуре до 900 °С |
1050 |
Движущиеся газообразные среды, воздействие механических нагрузок, режим теплосмен |
|||
Нержавеющая аустенитная сталь AISI316 |
900 |
Неподвижные, движущиеся окислительные или нейтральные газообразные среды, воздействие механических нагрузок, режим теплосмен |
925 |
Хорошая сопротивляемость окислению и воздействию кислот. Резистентна к соленой воде, появлению каверн и раковин |
Нержавеющая аустенитная сталь AISI321 |
800 |
Неподвижные окислительные или нейтральные газообразные среды |
850 |
Высокая стойкость к ряду агрессивных сред, включая горячие неочищенные нефтепродукты и газообразные продукты горения. Устойчива в атмосфере, содержащей СО2, при температуре до 650 °С |
600 |
Движущиеся газообразные среды, воздействие механических нагрузок, режим теплосмен |
|||
Нержавеющая Ферритная сталь 15Х25Т |
1000 |
Неподвижные, движущиеся окислительные или нейтральные газообразные среды; воздействие механических нагрузок, режим теплосмен |
1050 |
Для замены 12Х18Н10Т при повышенных температурах. Устойчива в серосодержащих средах. Не рекомендуется воздействие ударных нагрузок |
Сплав на железо-никелевой основе ХН45Ю (ЭП 747) |
1100
|
Неподвижные, движущиеся окислительные или нейтральные газообразные среды; воздействие механических нагрузок |
1300
|
Не рекомендуется воздействие абразивных частиц, движущихся в высокоскоростном газообразном потоке |
Керамика МКРц |
1100 |
Высокотемпературные газообразные среды |
|
Не рекомендуется воздействие механических нагрузок. |
Корунд CER795 ( ≈ 95% Al2O3) |
1300 (1600 кратковременно) |
Высокотемпературные газообразные среды |
|
Высокая твердость и газоплотность. Не рекомендуется воздействие ударных нагрузок. |
Карбид кремния SiC |
1250 |
Расплавы солей (кроме хлорида бария); расплавы цветных металлов (кроме алюминия) |
|
Высокая твердость и износостойкость |
Документация
Руководство по эксплуатации ДТП термопары на основе КТМС