Typy termopar wyjaśnione: J, K, T, E, N, R, S i B to szybkie źródło informacji pomagające dobrać właściwy czujnik dla danego zakresu temperatur, atmosfery i wymaganej dokładności. Termopary są najpowszechniejszym czujnikiem temperatury stykowej w zakładach przemysłowych: tanie, wytrzymałe, zasilane samoczynnie, obejmujące zakres od temperatur kriogenicznych po wnętrza pieców powyżej 1700°C.
Wybór niewłaściwego typu lub ignorowanie kompensacji złącza odniesienia to częsta przyczyna błędnych odczytów, które przypisuje się „dryftowi czujnika”, podczas gdy prawdziwy błąd leży w niewłaściwej specyfikacji.
Termopara to dwa różne metalowe przewody połączone w „gorącym” złączu. Różnica temperatur między tym złączem a otwartymi końcówkami odniesienia generuje niewielkie napięcie, zwykle kilkadziesiąt mikrovoltów na stopień Celsjusza. To jest efekt Seebecka, odkryty w 1821 roku: mierzona siła elektromotoryczna (SEM) jest różnicą współczynników Seebecka obu metali. Termopara nie mierzy temperatury wprost; mierzy napięcie będące funkcją różnicy temperatur złącza, zapisane w tabelach i zależne od pary stopów oraz materiału płaszcza.
Oznaczenia literowe (J, K, T, E, N, R, S, B) to znormalizowane pary stopów z opublikowanymi tabelami napięć, więc termopara typu K od dowolnego producenta będzie się zachowywać tak samo. Typy z metali bazowych (J, K, T, E, N) dominują w zastosowaniach przemysłowych; typy z metali szlachetnych (R, S, B) nadają się do pracy w wysokich temperaturach i tam, gdzie wymagana jest wysoka dokładność.
| Typ | Para stopów | Typowy zakres | Tolerancja klasy 1 |
|---|---|---|---|
| T | Miedź / Constantan | -250 do 350°C | ±0,5°C lub ±0,4% |
| J | Żelazo / Constantan | -40 do 750°C | ±1,5°C lub ±0,4% |
| E | Chromel / Constantan | -200 do 900°C | ±1,5°C lub ±0,4% |
| K | Chromel / Alumel | -200 do 1260°C | ±1,5°C lub ±0,4% |
| N | Nicrosil / Nisil | -200 do 1300°C | ±1,5°C lub ±0,4% |
| R | Pt-13%Rh / Pt | 0 do 1600°C | ±1,0°C lub ±[1+0,003(t-1100)]°C |
| S | Pt-10%Rh / Pt | 0 do 1600°C | ±1,0°C lub ±[1+0,003(t-1100)]°C |
| B | Pt-30%Rh / Pt-6%Rh | 0 do 1700°C | Tylko klasa 2, ±1,5°C lub ±0,25% (600 do 1700°C) |
Napięcie termopary zależy od różnicy między temperaturami złącza gorącego a złącza odniesienia, a nie od bezwzględnej temperatury złącza gorącego. Historycznie rozwiązywano to kąpielą lodową przy 0°C. Nowoczesne nadajniki mierzą zamiast tego temperaturę listwy zaciskowej, zwykle za pomocą termistora lub czujnika RTD, i elektronicznie dodają napięcie korekcyjne, technika nazywana kompensacją złącza odniesienia (CJC).
Listwa zaciskowa znajdująca się blisko gorącej szafy lub bezpośrednio na słońcu przesuwa to odniesienie, i każdy następny odczyt będzie błędny o tę samą wartość.
Norma IEC 60584-1 definiuje klasy tolerancji podane w powyższej tabeli. Klasa 1 ma najsurowszą standardową tolerancję, zazwyczaj osiągalną tylko w ograniczonym przedziale; Klasa 2 jest szersza i obejmuje pełny dopuszczalny zakres dla większości typów; Klasa 3 istnieje dla mniejszego zestawu typów przy niskich temperaturach.
Określenie klasy nie jest opcjonalne: decyduje, czy instalacja jest w stanie rozróżnić zmiany procesu, które ma kontrolować. Wyłączenie pieca ustawione na ±5°C nie ma sensu, jeśli pasmo tolerancji czujnika wynosi ±2,5°C lub więcej.
Termopary wygrywają pod względem zakresu (od kriogenicznych do ponad 1700°C), wytrzymałości i szybkiej odpowiedzi.
Przegrywają pod względem dokładności bezwzględnej i stabilności w porównaniu z dobrze wyspecyfikowanym czujnikiem RTD Pt100 , a sygnał w milivoltach jest bardziej podatny na zakłócenia przy długich odcinkach, dlatego instalacje często łączą je z nadajnikiem konwertującym na pętlę prądową 4, 20 mA .
Wybierz RTD poniżej mniej więcej 500°C, gdy najważniejsza jest dokładność; wybierz termoparę tam, gdzie zakres przekracza limity RTD lub kluczowy jest czas reakcji. W maszynach obrotowych sygnały z łożysk i uzwojeń często trafiają do logiki ochrony maszyn zgodnej z API 670 , gdzie typ czujnika i redundancja są elementami filozofii ochrony.
Trzy praktyki odpowiadają za większość błędów w terenie: stosowanie przewodów przedłużających dopasowanych do typu termopary aż do listwy zaciskowej, trzymanie kabli termopar oddzielnie od falowników (VFD) lub przewodów prądowych o dużym natężeniu oraz weryfikacja głębokości wprowadzenia, tak aby końcówka znajdowała się w strumieniu procesu, a nie w warstwie przyściennej.
Rejestrowanie typu czujnika, klasy tolerancji i historii wzorcowań przypisanych do majątku w systemie CMMS, takim jak Fabrico, zmienia czujniki w śledzone zasoby: zespół może zobaczyć, czy wymiana jest wymagana i jaką tolerancję założono przy nastawie alarmu.
Zespoły analizujące swoje zapisy mogą umówić się na demo Fabrico , aby zobaczyć, jak historia kalibracji integruje się z planowaniem zleceń roboczych.
Typ T oferuje najlepszą dokładność w niskich i umiarkowanych temperaturach. Dla dokładności w wysokich temperaturach typ S historycznie służył jako laboratoryjny standard odniesienia, a typ R jest porównywalny w zastosowaniach przemysłowych.
Nie. Drut miedziany wprowadza dodatkowe złącza z niekompensowanymi napięciami Seebecka. Przewód przedłużający lub kompensacyjny dopasowany do typu termopary musi prowadzić od czujnika do punktu odniesienia złącza zimnego.
Typ K jest podatny na krótkozasięgowy dryft związany z przemianami strukturalnymi w paśmie 300, 500°C oraz na „green rot” w atmosferach redukujących lub siarkowych. Typ N jest odporny na oba efekty i stanowi sensowną modernizację, jeśli dryft się powtarza.
Tak. W przeciwieństwie do RTD, termopary mogą dryfować wskutek zanieczyszczenia stopu i zmian struktury ziarna w wyniku temperatury, a nie tylko z powodu usterek elektrycznych, dlatego okresowa weryfikacja względem wzorca odniesienia jest dobrą praktyką w krytycznych pętlach.
Zaloguj
Blog
