Термопары на основе КТМС. Как это работает?

Проблемы обычных термопар

Термопара – пожалуй, самый распространенный датчик температуры в промышленности. В самом простом случае это просто две проволоки – термоэлектроды из разных металлов, сваренные с одного конца, т.е. образующие «горячий» или «рабочий» спай. Именно его нужно помещать внутрь измеряемого объекта, чтобы узнать там температуру. В названии типа термопары содержатся названия сплавов ее термоэлектродов: хромель-алюмель (ХА «К»), хромель-копель (ХК «L»), платинородий-платина (ПП «S») и др.

Увы, с течением времени термопара начинает выдавать все менее точные показания – происходит дрейф термоЭДС, что ведет к увеличению ошибки измерения… А затем датчик и вовсе может выйти из строя... Но от чего зависит, как долго проработает термопара?

Важно, чтобы термоэлектроды как можно дольше сохраняли свой химический состав. Это задача непростая: чем выше температура, тем сильнее они подвергаются окислению. Этот процесс аналогичен ржавению стали. В первую очередь, это происходит из-за агрессивного воздействия кислорода – он вступает в реакцию со сплавами термопары, «забирая» оттуда металлы – хром, никель, медь –и образуя с ними оксиды. Также ряд других химических элементов может окислять и разрушать термопару. Поэтому состав среды очень сильно влияет на срок службы термопары.

Кислород легко окислит незащищенные термоэлектроды при высокой температуре

Выходит, что в идеале нужно искать датчик с максимальной защитой термоэлектродов от агрессивной внешней среды. И простые бюджетные термопары типа бескорпусных ДТПХхх1 не всегда подойдут…

Хорошо. Можно посмотреть в сторону термопар в защитных чехлах из различных сталей, сплавов, керамики. Но такой вариант лишь частично решит проблему: чем выше температура, тем сильнее расширяется защитная арматура датчика. А значит, тем больше свободного места для шустрых зловредных молекул окислителей, которым будет легче проникать к термоэлектродам и разрушать их. Получается, для максимальной защиты термопары нужно использовать как можно больше барьеров для газов. Но тут на передний план выходит такой показатель, как тепловая инерция.

Да, можно поместить термопару в толстенный чехол из бетона, например, или в тройной керамический чехол. В этом случае получится хорошо защитить ее, но такой датчик будет очень медленно реагировать на изменение температуры. Тогда управление печью может стать очень неточным – ведь прибор не будет «знать», какая реально сейчас температура в печи.

Термопара внутри толстостенного защитного чехла

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

Устройство КТМС

КТМС расшифровывается как «Кабель Термопарный с Минеральной изоляцией в Стальной оболочке». Термоэлектроды находятся внутри тонкостенной трубочки, изготовленной из жаростойкой нержавеющей стали. Свободное пространство между термоэлектродами и оболочкой заполнено периклазом – оксидом магния MgO. Это очень мелкодисперсный порошок, нейтральный к термоэлектродам и обладающий высокой теплопроводностью. Оксид магния набит внутрь КТМС очень плотно, места для проникновения кислорода там практически нет. Также благодаря этому температура внешней среды быстро передается к термопарным проволокам, и у такого датчика быстрый «отклик»!

При тепловом расширении частиц периклаза микропространства между его частицами уменьшаются. Агрессивным газам внутрь КТМС доступа нет!

Кислороду и другим окислителям трудно проникнуть внутрь КТМС

Еще одним преимуществом КТМС является то, что его можно изгибать. Иногда это необходимо для того, чтобы измерять температуру в какой-нибудь труднодоступной точке оборудования.

Для еще более значительного увеличения срока службы датчиков температуры компания ОВЕН производит разборные термопары со вставкой из КТМС и дополнительной защитой из металлических или керамических чехлов.

Диаметр КТМС – 3; 4,5 мм; диаметр чехлов D – 10 или 20 мм

Такой конструктив позволяет очень надежно защитить термоэлектроды, что обеспечивает штатную работу термопар в течение долгого времени.

Кстати, гарантийный срок на некоторые термопары на основе КТМС – например, ДТПL (ХК) – составляет 5 лет!

Все модели термопар, технические характеристики и цены находятся в каталоге датчиков температуры ОВЕН.