ПРОДУКЦИЯ

НИХРОМ

ФЕХРАЛЬ

НИХРОМ В ИЗОЛЯЦИИ

ТИТАН

ВОЛЬФРАМ

МОЛИБДЕН

КОБАЛЬТ

ТЕРМОПАРЫ

ТЕРМОПАРЫ НАГРЕВОСТОЙКИЕ

НИКЕЛЬ

МОНЕЛЬ

КОНСТАНТАН

МЕЛЬХИОР

ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

ПОРОШКИ МЕТАЛЛОВ

НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ

ЖАРОПРОЧНЫЕ СПЛАВЫ

ФЕРРОСПЛАВЫ

ОЛОВО

ТАНТАЛ

НИОБИЙ

ВАНАДИЙ

ХРОМ

РЕНИЙ

ПРЕЦИЗИОННЫЕ СПЛАВЫ

ЦИРКОНИЙ


 

Имя*:

E-mail*:

Тема:

Сообщение*:

Код*:

 

8 (800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95
logo
(800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(495) 504-95-54

Высокотемпературные датчики температуры

Вольфрамрениевые термопары и высокотемпературные датчики на их основе являются единственными на сегодня контактными средствами измерения температур свыше 2000°С.

Высокотемпературные датчики температуры

Высокотемпературные датчики применяются в различных областях науки и техники с середины XX века для контактного измерения температур рабочей среды от 1300 до 1700-2000 °С и выше. Диапазон измеряемых датчиками температур зависит непосредственно от химического состава измерительного элемента. Основным измерительным элементом таких датчиков является отрезок термоэлектродной проволоки, последовательно спаянной из двух разнородных электропроводящих металлов, который называют «термопара». В соответствии с предназначением и конструкцией, термопара может быть погруженной или поверхностной, герметичной или негерметичной (в оболочке или без нее), ударопрочной, стационарной, переносной и т.д.

Принцип работы термопары

Действие термопары основано на «эффекте Зеебека», названного по фамилии немецкого физика Томаса Иоганна Зеебека в 1821 году открывшего явление “термоэлектричества”, а именно, на термоэлектрическом явлении, которое происходит в замкнутой электрической цепи из последовательно соединенных разнородных проводников, при условии, что их контакты имеют различную температуру, возникает электродвижущая сила (ЭДС). Для измерения температуры рабочей среды термопара погружается одним концом в нее, а другой конец подключается к прибору (измерителю-регулятору) который фиксируют величину ЭДС. Значение ЭДС непосредственно зависит от разности температур погруженной (горячей) и наружной (холодной) части термопары.

Устройство и принцип работы высокотемпературного датчика

Чтобы максимально точно вычислить температуру рабочей среды, необходимо знать температуру «холодной» части термопары, для чего рядом с присоединительным клеммником в приборе устанавливается полупроводниковый диод, который и определяет температуру «холодной» части. Измерение температуры с помощью диода возможно благодаря следующему явлению. При постоянном значении тока, протекающего в прямом направлении, например, через переход диода, напряжение на переходе практически линейно изменяется с изменением температуры. Термоэлектрод подключается к прибору посредством компенсационных проводов с соблюдением полярности. Данные провода изготовлены из тех же самых металлов, что и термопара, или близких к ним по физико-химическим характеристикам. Для того, чтобы на измерительную часть прибора не влияли посторонние помехи, способные стать причиной искажения получаемых данных, участок компенсационного провода, соединяющий термопару с датчиком, экранируют.

Рисунки

Термопара

Рисунок 1. А - термопара открытого типа; Б - термопара закрытого типа.

  • Положительный термоэлетрод
  • Отрицательный термоэлетрод
  • Спай
  • Керамический изолятор
  • Внешняя оболочка (металлическая)

Типы термопар

Сегодня наиболее широкое применение нашли термопары двух видов: платинородиевая ТПР 30/6 и вольфрамрениевая ТВР 5/20. Цифры указанные после названия через дробь, означают процент родия в первом случае, и рения во втором, в химическом составе противоположных электродов термопары, положительного и отрицательного соответственно. Платинородиевая термопара ТПР 30/6 используется при измерении температур до 1700°С, отличается технологичностью, устойчивостью в аргоне, нейтральностью к СО и СO2. Критическим недостатком платинородиевой термопары является сильная чувствительность сплава к загрязнениям снижающим ЭДС и высокая стоимость драгоценных металлов. Вольфрамрениевая термопара ТВР 5/20 является наиболее высокотемпературной из всех существующих на сегодня контактных средств измерения температуры и обладает широким спектром преимуществ, поэтому в России и СНГ она внесена в государственный стандарт.

Термопарная проволока ВР 5/20

Термопарная вольфрамрениевая проволока ВР 5/20 состоит из двух химических элементов, вольфрама и рения - одного из самых тяжелых и тугоплавких металлов таблицы Менделеева, плотность которого равна 21,01 г/см3. Сплав вольфрама и рения в сочетании ВР5/ВР20 был запатентован в СССР в 1957 году как приоритетный для создания термопар. Присутствие 5% рения в положительном термоэлектроде термопары позволило увеличить степень пластичности проволоки за счет повышения температуры рекристаллизации вольфрама.

В отрицательном термоэлектроде (ВР20) процент содержания рения был увеличен в четыре раза, чтобы термопарная проволока имела максимально возможную ЭДС, хотя дальнейшее повышение содержания рения могло бы увеличить точность измерений. Ограничиться 20-ю процентами рения отечественным ученым пришлось потому, что при высоких концентрациях этого металла сделать сплав однородным и стабильным очень сложно. При высоких температурах «избыточный» рений начал бы испаряться, искажая данные измерений. Таким образом, в России сегодня стандартом является термопарная проволока с индексом ВР 5/20, а в США с чуть более высоким содержанием рения в отрицательном термоэлектроде - 25-26 процентов.

Особенности термопарной проволоки ВР 5/20

Стандартная зависимость ЭДС термопарной проволоки от температуры в терминологии Госстандарта называется НСХ (номинальная статическая характеристика), в соответствии с которыми она градуируется. Для термопары ВР 5/20 предусмотрены три градуировки: А-1, А-2 и А-3. Рабочий диапазон основной градуировки А-1 соответствует начальной температуре среды от 1000 °С с пределом измеряемой температуры равным 2200 °С. При кратковременных измерениях, предел измеряемой температуры для термоэлектрода этого типа может достигать 2500 °С. Рабочий диапазон измеряемых температур для термопарной проволоки ВР 5/20 с номинальными статистическими характеристиками А-2 и А-3 составляет от 0 до 1800 °С. При работе в диапазоне температур от 1000 до 1800 °С, термоэлектрод ВР 5/20 обладает чувствительностью 15,5- 11,4 мкВ/К, при этом пределы допускаемых отклонений от НСХ составляют 0,005-0,007 °С.

Применение высокотемпературных датчиков

Высокотемпературные датчики температуры широко применяются в научных исследованиях связанных с изучением самых высоких температур, их влияния на различные химические и физические процессы, на изменение сред и т.д. Без них не смогли бы существовать многие современные отрасли промышленности, такие как авиастроение и металлургия, атомная промышленность, энергетика и многие другие. Датчики с термоэлектродами в герметичной защитной оболочке в виде наружных чехлов из лейкосапфира или углеродного композита, защищающей от воздействия щелочной среды, отлично показали себя в атмосфере стекловаренной печи. Датчики используют для измерения температур в вакуумных и водородных электропечах, температуры пламени двигателей ракетоносителей и других экстремальных средах.

Высокотемпературные датчики в сталеплавильных печах

Одной из таких экстремальных сред, где используются датчики на базе термопары ВР 5/20 являются сталеплавильные электропечи металлургических предприятий. Термоэлектрод в герметичной оболочке заполненный сухим инертным газом для увеличения его рабочего ресурса погружается непосредственно в расплавленный металл. Вычислительное устройство, к которому подключена термопара, рассчитывает параметры нагрева и с учетом погрешностей вычисляет истинную температуру жидкого металла. Использование высокотемпературных датчиков на основе термопары ВР5/20 на подобного рода сверхсложных объектах, служит убедительным подтверждением тому, что они являются на сегодня единственным надежным и достоверным средством измерения температур до 2500 °С.

"Метотехника" ®
e-mail: info@metotech.ru

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Нихром :: Фехраль :: Нихром в изоляции :: Титан :: Вольфрам :: Молибден :: Кобальт :: Термопары :: Термопары нагревостойкие :: Никель :: Монель :: Константан :: Мельхиор :: Твердые сплавы :: Порошки металлов :: Нержавеющая сталь :: Жаропрочные сплавы :: Ферросплавы :: Олово :: Тантал :: Ниобий :: Ванадий :: Хром :: Рений :: Прецизионные сплавы :: Цирконий :: Обзор цен на металлы и ферросплавы :: Карта сайта
                     Яндекс цитирования
Метотехника® Все права защищены