Termopaarid Need on seadmed, mida tööstuses laialdaselt kasutatakse temperatuuri mõõtmiseks. Tänu oma mitmekülgsusele, madalatele kuludele ja vastupidavusele on termopaaridest saanud üks populaarsemaid võimalusi temperatuuri täpseks jälgimiseks ja mõõtmiseks erinevates keskkondades. Selle disain ja töö põhinevad lihtsatel füüsikalistel põhimõtetel, kuid selle rakendused ulatuvad tööstusprotsessidest teadusuuringuteni.
Mitu termopaaride tüübid, millest igaüks on mõeldud erinevatele temperatuurivahemikele ja keskkonnatingimustele. Selles artiklis uurime põhjalikult erinevaid termopaaretüüpe, nende rakendusi, põhiomadusi ning seda, kuidas valida keskkonnast ja konkreetsest mõõtmisvajadusest lähtuvalt sobivaim.
Mis on termopaar?
Un termopaar See on andur, mis mõõdab temperatuuri kahe erineva metalljuhi ühenduse kaudu. Need juhid genereerivad pinget, mis varieerub vastavalt anduri otste temperatuuride erinevusele, võimaldades mõõtmispunktis määrata täpse temperatuuri. Seda nähtust nimetatakse Seebecki efekt, mis on termopaaride töö aluseks.
Toimimispõhimõte
Nagu me mainisime, põhineb termopaar Seebecki efekt. Kui kaks metalli puutuvad kokku ja allutatakse temperatuuride erinevusele, tekitavad nad pinget. Termopaari üks ots on kontaktis objektiga, mille temperatuuri mõõdetakse ( kuum liimimine), samal ajal kui teist otsa hoitakse teadaoleval temperatuuril, näiteks toatemperatuuril ( külm liit).
See genereeritud pinge teisendatakse kasulikuks temperatuurinäiduks. Oluline on märkida, et termopaaride väljundsignaal on väga väike, tavaliselt millivoltides, seega on selle signaali muutmiseks juhitavaks arvuks vaja võimendusahelat.
Termopaaride tüübid
Sõltuvalt juhtmete materjalidest on mitut tüüpi termopaare ja igal tüübil on temperatuurivahemiku ja täpsuse osas ainulaadsed omadused. Allpool kirjeldame kõige levinumaid.
K-tüüpi termopaar
K-tüüpi termopaar See on tööstuses kõige levinum. See koosneb kombinatsioonist nikkel-kroom (Chromel®) positiivse elemendina ja nikkel-alumiinium (Alumel®) negatiivse elemendina. See sobib ideaalselt temperatuuride mõõtmiseks laias vahemikus -200°C kuni 1250°C.
Seda tüüpi termopaar on eriti kasulik keskkondades, kus esineb oksüdeerivaid ja kõrge temperatuuriga atmosfääre. Selle madal hind ja vastupidavus muudavad selle suurepäraseks võimaluseks laialt levinud tööstuslikeks rakendusteks.
J tüüpi termopaar
J tüüpi termopaar See on tuntud oma kasutamise poolest keskkondades, kus temperatuur on vahemikus -210 °C kuni 760 °C. See koosneb Hierro positiivse dirigendina ja konstantan (vase-nikli sulam) negatiivse juhina.
See on üks neist odavamad termopaarid ja sobib keskkonda, mis ei ületa 760°C, kuna raud oksüdeerub kiiresti kõrgematel temperatuuridel. Seetõttu on see ideaalne rakenduste jaoks, mis nõuavad odavat andurit ja mõõdukat temperatuuri.
T-tüüpi termopaar
El T-tüüpi termopaar See sobib suurepäraselt madala temperatuuri mõõtmiseks, näiteks vahemikus -200 °C kuni 350 °C. Selle draiverid koosnevad vask positiivse poole pealt ja konstantan negatiivse poole pealt. See on stabiilsuse ja täpsuse poolest üks parimaid, kui töötate mitteäärmuslikes krüogeensetes või atmosfääritingimustes.
Väärismetallist termopaarid: tüübid R, S ja B
Need termopaaride tüübid Need on valmistatud peamiselt väärismetallidest, näiteks plaatinast, mistõttu on need ideaalsed rakenduste jaoks, mis nõuavad väga kõrgete temperatuuride (kuni 1700 °C) mõõtmist. Need on väga täpsed ja stabiilsed, kuid samas ka kallid.
R-tüüpi termopaar kasutab kombinatsiooni plaatina-roodium juhtidena. See sobib temperatuuridele kuni 1450°C ja on väga stabiilne, mistõttu sobib see laboritesse ja ülitäpsetesse keskkondadesse.
El S-tüüpi termopaar See sarnaneb tüübiga R, kuid selle plaatina-roodiumi suhe on veidi erinev, mistõttu sobib see rakenduste jaoks, mis nõuavad kõrget stabiilsust ja vastupidavust.
B-tüüpi termopaar See paistab silma oma võimega mõõta ülikõrgeid temperatuure, kuni 1700°C, ilma et oleks vaja kompenseerida kuni 50°C külmas ristmikul. See muudab selle kasulikuks kõrge riskiga tööstuslikes rakendustes ja vaenulikes keskkondades.
N-tüüpi termopaar
El N-tüüpi termopaar See töötati välja K-tüüpi evolutsioonina ja seda iseloomustab suurem vastupidavus oksüdatsioonile ja stabiilsus kõrgetel temperatuuridel. See kasutab sulameid nikrosiil y nisil, mis võimaldab tal töötada temperatuurivahemikus kuni 1280°C.
Seda tüüpi termopaar on ideaalne valik rakenduste jaoks, mis nõuavad suurt vastupidavust termilisele lagunemisele ja pikaajalist vastupidavust.
Termopaari veavahemikud ja piirid
IEC 60584-1 standard kehtestab iga termopaari tüübi jaoks erinevad temperatuurivahemikud ja veapiirid. Kuigi need varieeruvad sõltuvalt traadi läbimõõdust ja keskkonnatingimustest, saab üldjoontes määratleda järgmist:
- Tüüp J: -210°C kuni 760°C, veaga ±2.2°C või ±0.75%
- Tüüp K: -200°C kuni 1250°C, veaga ±2.2°C või ±0.75%
- T tüüp: -200°C kuni 350°C, veaga ±1.0°C või ±0.75%
- Tüüp N: -200°C kuni 1280°C, veaga ±2.2°C või ±0.75%
Kuidas valida õige termopaar?
Valige sobiv termopaar See sõltub mitmest tegurist, nagu temperatuurivahemik, mida soovite mõõta, keskkond, kus andurit kasutatakse, ja saadaolev eelarve. Oluline on kaaluda selliseid aspekte nagu:
- Maksimaalne ja minimaalne temperatuur: Igal termopaari tüübil on konkreetne töövahemik.
- Töökeskkond: Oksüdeeriv, redutseeriv, krüogeenne atmosfäär jne võivad mõjutada anduri vastupidavust.
- Keemiline vastupidavus: Mõned materjalid on korrosioonile vastuvõtlikumad, mis mõjutab anduri eluiga.
- Täpsus: Mida suurem on täpsus, seda üldiselt kulub rohkem, nii et see on funktsionaalsuse tasakaalustamise tegur.
Levinud rakendused
osa termopaarid Tänu nende mitmekülgsusele ja vastupidavusele kasutatakse neid miljonites rakendustes erinevates tööstusharudes. Mõned näited hõlmavad järgmist:
- elektrijaamad kus jälgitakse turbiinide ja muude kriitiliste komponentide temperatuure.
- Uurimislaborid kus on vaja suurt täpsust mõõtmisel nii kõrgetel kui madalatel temperatuuridel.
- Tööstuslikud protsessid nagu tehase automatiseerimine, kus soojusseire vajadus on pidev.
Termopaaride eelised ja puudused
Vaatamata laialdasele kasutamisele ei sobi kõik keskkonnad termopaaride jaoks. Analüüsime selle tugevaid ja nõrku külgi.
Eelis
- Tugevus ja vastupidavus isegi ekstreemsetes tingimustes.
- Odav võrreldes teiste anduritega, näiteks RTD-dega.
- Laiad temperatuurivahemikud, alates krüogeensetest rakendustest kuni kõrge temperatuuriga lepinguteni.
Puudused
- Piiratud täpsus võrreldes arenenumate tehnoloogiatega, nagu RTD.
- Tundlikkus elektrilise müra suhtes, eriti pikkade kaablite puhul.
- Vaja rakendada külma ristmiku kompenseerimine täpsete näitude saamiseks.
Konkreetse rakenduse jaoks sobiva termopaari valimisel on oluline võtta arvesse kõiki neid tegureid, kaaludes selle pakutavaid eeliseid, nagu odavus ja lai töövahemik, võrreldes täpsuse ja keskkonnatundlikkuse piirangutega. . Termopaarid on jätkuvalt üks tõhusamaid ja mitmekülgsemaid lahendusi temperatuuri mõõtmiseks väga nõudlikes tööstuslikes rakendustes.