Термопары на основе КТМС. Как это работает?

Проблемы с обычными термопарами и решение с помощью КТМС

Термопары представляют собой наиболее распространенные датчики температуры, применяемые в промышленности. В их простейшем виде термопары состоят из двух проволок – термоэлектродов из различных металлов, соединенных вместе с одного конца, образующих так называемый “горячий” или “рабочий” спай. Для измерения температуры необходимо поместить термопару внутрь объекта, температуру которого мы хотим измерить. Названия типов термопар содержат обозначения сплавов, используемых для термоэлектродов, такие как хромель-алюмель (тип К), хромель-копель (тип L), платинородий-платина (тип S) и другие.

К сожалению, со временем точность измерений термопар начинает ухудшаться из-за дрейфа термоЭДС, что приводит к увеличению ошибок измерения. В конечном итоге датчик может полностью выйти из строя. Но каковы факторы, влияющие на срок службы термопары?

Особенно важно, чтобы термоэлектроды сохраняли свой химический состав как можно дольше. Это представляет непростую задачу, так как при повышении температуры они подвержены окислению, аналогичному ржавению стали. Главным образом, окисление происходит из-за агрессивного воздействия кислорода, который взаимодействует со сплавами термопары, образуя оксиды и “забирая” из них металлы, такие как хром, никель и медь. Также различные химические элементы могут приводить к окислению и разрушению термопары. Следовательно, состав окружающей среды имеет существенное влияние на срок службы термопары.

Идеальным решением будет поиск датчика с максимальной защитой термоэлектродов от агрессивной окружающей среды. Простые бюджетные термопары типа бескорпусных ДТПХхх1, возможно, не будут всегда подходить для данной задачи.

Можно обратить внимание на термопары в защитных чехлах, изготовленных из различных сталей, сплавов или керамики. Однако, это решение лишь частично решает проблему, так как с увеличением температуры защитная арматура датчика также расширяется. Это создает больше свободного места для агрессивных окислителей, которые могут проникать к термоэлектродам и разрушать их. Чтобы обеспечить максимальную защиту термопары, необходимо использовать максимальное количество барьеров для газов. Однако это также повлияет на показатель тепловой инерции.

Возможно, поместить термопару в толстенный чехол из бетона или в тройной керамический чехол. Это обеспечит хорошую защиту, но датчик будет медленно реагировать на изменения температуры. Это может существенно снизить точность управления печью, так как датчик не будет быстро отражать реальную температуру внутри печи.

То есть, нужно максимально затруднить доступ агрессивных газов к термоэлектродам, при этом «отклик» датчика на изменение температуры должен быть быстрым.

И решение, удовлетворяющее этим требованиям, нашлось – это КТМС!

КТМС – более совершенный вид термопары

Кабель термопарный с минеральной изоляцией в стальной оболочке (КТМС) представляет собой датчик температуры, где термоэлектроды расположены внутри тонкостенной трубочки из жаростойкой нержавеющей стали. Пространство между термоэлектродами и оболочкой заполнено периклазом – оксидом магния (MgO), который является очень мелкодисперсным порошком с высокой теплопроводностью и нейтральным к термоэлектродам. Оксид магния плотно заполняет внутреннее пространство КТМС, что практически исключает возможность проникновения кислорода. Благодаря этому, температура внешней среды быстро передается к термопарным проволокам, обеспечивая быстрый “отклик” у данного датчика.

Важно отметить, что при тепловом расширении частиц периклаза, микропространства между ними уменьшаются. Это препятствует проникновению агрессивных газов внутрь КТМС, обеспечивая надежную защиту для термоэлектродов и повышая стойкость датчика в условиях агрессивной окружающей среды.

Такая конструкция обеспечивает высокую надежность и защиту термоэлектродов, что обеспечивает бесперебойную работу термопар в течение продолжительного периода времени.

Стремительное развитие современных технологий и усовершенствование производства позволили предоставить длительный гарантийный срок для некоторых термопар на основе КТМС, например, такие как ДТПL (ХК), гарантийный срок которых составляет целых 5 лет!

Весь ассортимент термопар, их технические характеристики и актуальные цены представлены в каталоге датчиков температуры ОВЕН. Этот каталог поможет выбрать наилучший вариант для конкретных потребностей и требований.