praktyczny blog o pomiarach i automatyce przemysłowej

bo w automatyce liczą się ludzie

Jaka termopara do pieca a jaka do…, czyli typy termoelementów

Temperatura należy do podstawowych parametrów większości procesów przemysłowych. Jej pomiar czy utrzymanie odpowiedniego gradientu wpływa na bezpieczeństwo i optymalizację procesów. Z uwagi na powszechną potrzebę kontroli temperatury, rynek oferuje wiele rozwiązań, z których najpopularniejszym są termopary. Powodów powszechności tych relatywnie prostych w konstrukcji urządzeń jest mniej więcej tyle, co ich typów. No właśnie, jakie mamy typy termopar i do czego one służą?


Termopary to potoczna nazwa termoelementów, które swą popularność zawdzięczają szerokiemu zakresowi pomiarowemu, małej bezwładności czasowej oraz prostej budowie i niezawodności. Termopary znajdują zastosowanie zarówno w pomiarze materiałów sypkich, jak i cieczy oraz gazów i mogą być one stosowane w strefach zagrożenia wybuchem, w środowiskach agresywnych chemicznie, w procesach o wysokiej temperaturze i ciśnieniu. Aż trudno uwierzyć, że do wykonania tak wszechstronnego i wytrzymałego urządzenia wystarczą skręcone razem lub zespawane druty odpowiednich stopów. I to właśnie owe pary stopów decydują o typie termoelementu.

Typy termopar

Do budowy termoelementów wykorzystuje się kilka rodzajów stopów metali, których specyfika decyduje o zastosowaniu. Mamy zatem termopary złożone ze stopów Cu-CuNi, NiCr-CuNi , Fe-CuNi itd. Dla uproszenia oznaczeń, do każdego zestawu stopów stosuje się zunifikowane oznaczenia kodowe – J,K,T… czyli T oznacza Cu-CuNi,  E oznacza NiCr-CuNi, itd.
 
  • Typ E – odpowiedni dla temperatur od –200°C do 900°C. Dają się stosować w atmosferze od próżni do łagodnie utleniającej, a także w bardzo niskich temperaturach. Typ E daje największe napięcie wyjściowe spośród wszystkich termoelementów zbudowanych z metali podstawowych.
  • Typ J – odpowiedni dla niższych temperatur (-40°C do 750°C). Nie powinny być używane powyżej 760°C. Ekonomiczne i niezawodne. Popularne w przemyśle chemicznym (produkcja plastiku), ale używane również jako termopary ogólnego zastosowania w określonym zakresie temperatur.Biuletyn_10_2009.indd
  • Typ K – standard przemysłowy dla temperatur od -200°C do 1200°C. Termopary typu K mogą korodować w środowiskach odtłuszczanych chemicznie.
  • Typ N – podobny do termopar typu K, ale bardziej odporny na utlenianie i bardziej stabilne w górnym zakresie pomiarowym.
  • Typ T– odpowiedni dla temperatur od –200°C do 350°C.
 
Termopary rodzaju J, K, N, E i T stanowią ogromną większość wśród stosowanych w procesach, a zakres
ich zastosowań rozciąga się od –200°C do 1250°C. Są jednak aplikacje gdy te typy nie dają sobie rady i trzeba stosować termoelementy ze stopów metali szlachetnych. „Termopary szlachetne” typy R, S i B są zbudowane z platyny i rodu.
 

  • Typ S– standard przemysłowy dla wysokich temperatur do 1600°C, podobne do typu R, stosowane również jako czujniki wzorcowe.
  • Typ R – dla wysokich temperatur (do 1600°C). Mają skłonność do zanieczyszczania się, gdy kontaktują się z innymi metalami. Stabilne w atmosferze utleniającej, ale ulegają degradacji w próżni lub atmosferze rozrzedzonej.
  • Typ B – podobne do typów R i S, ale użyteczne w zakresie od 600°C do 1700°C.
Gdy mamy do czynienia z temperaturami powyżej 1700°C do około 2300°C stosuje się termopary wolfanowo-renowe:
  • Typ C W5Re-W26Re,
  • Typ G W-W26Re,
  • Typ D W3Re-W25Re,
które jednak są bardzo rzadko stosowane z uwagi na swoją kruchość i wymóg stosowania w atmosferze obojętnej (szybkie utlenianie).
 
Tabela zastosowania różnych typów termoelementów:
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 od -40
± 0,004/t/
do +133 ±1
od +133 do +350
od -67
± 0,0075/t/
do +40 ±1
od -200 do -67

± 0,015/t/
E
NiCr-CuNi
od -40 do +375
od +375 do +800
±1,5 od -40
± ‘0,004/t/
do +333 ±2,5
od +333 do +900
od -167
± 0,0075/t/
do +40 ±2,5
od -200 do -167

± 0,015/t/
J
Fe-CuNi
od -40 do +375
od +375 do +750
±1,5 od -40
± 0,004/t/
do +333 ±2,5
od +333 do +750

± 0,0075/t/
   
K
NiCr-Ni
od -40 do +375
od +375 do +1000
±1,5 od -40
± 0,004/t/
do +333 ±2,5
od +333 do +1200
od -167
± 0,0075/t/
do +40 ±2,
od -200 do -167

± 0,015/t/
N
NiCrSi-NiSi
od -40 do +375
od +375 do +1000
±1,5 od -40
± 0,004/t/
do +333 ±2,5
od +333 do +1200

± 0,0075/t/
   
R
PtRh13-Pt
od 0 do +1000
od +1100
±1 od 0
± (1+0,003
do +600 ± 1,5
od +600 do +1600

± 0,0025/t/
   
S
PtRh10-Pt
do +1600 (/t/-1100))        
B
PtRh30-PtRh6
  od +600 do +1700
od +800 do +1700
± 0,0025 /t/
± 0,005/t/
od +600 do +800 ±4
 

Termopara a czujnik temperatury

Termoparami zwykło się nazywać czujniki temperatury . Faktycznie jednak termoelement, choć jest najważniejszą, to jednak jest tylko częścią całej konstrukcji czujnika. Typowy czujnik termoparowy składa się bowiem jeszcze z :
 czujniki_przemyslowe
  • osłony– tuba metalowa lub wykonana z innego materiału, zwykle zamknięta z jednego końca. Osłona chroni element termopary przed wpływami czynników środowiskowych;
  • bloku wyprowadzeń– zbiór złączy (opcjonalny) ułatwiający podłączanie termopary do urządzenia pomiarowego lub przedłużaczy. Fizyczny projekt wyprowadzeń powinien być taki, aby zabezpieczał przed odwrotnym podłączeniem;
  • przedłużaczy termopary– drut przedłużający, wyprodukowany z takiego samego stopu metali jak termoelement (przewód termoparowy) lub z materiałów zastępczych (przewód kompensacyjny).

 O typach czujników temperatury (płaszczowe, głowicowe itd.) będziemy jeszcze pisać na blogu.

 

Zobacz przykładowe termoparowe czujniki temperatury>>>


 

Autor:

Termopar-entuzjasta

Jaka termopara do pieca a jaka do…, czyli typy termoelementów

Najnowsze

POBIERZ E-BOOK

Chesz być na bieżąco?
Zapisz się do naszegoNEWSLETTERA!

Armatura

Jak wybrać odwadniacz do wymienników ciepła?

Kontynuując temat odwadniania systemów parowych, zajmiemy się dziś problemem dobrania prawidłowego odwadniacza do wymienników ciepła. Poruszyliśmy już kwestię odwadniania rurociągów przesyłowych, kociołków parowych, dziś podpowiemy

Czytaj więcej »
Akademia Automatyki

Dołącz do nas!

Wypełnij formularz subskrypcji i bądź na bieżąco