Термопары для измерения температуры жидкого металла

Обновлено: 04.10.2024

Среди большого количества типов термопар стоит выделить термопары хромель-алюмель, хромель-копель, ВР5/ВР20, которые являются наиболее востребованными ввиду своих характеристик.

Принцип работы и конструкции термопар

В простейшем случае термопара представляет из себя два разнородных проводника, которые образуют замкнутую электрическую цепь. Для получения такой цепи концы проводников соединяют друг с другом с помощью пайки, сварки или скрутки.

Если поместить один конец (спай) термопары в среду с температурой T₁, а другой - с температурой T₂, то в цепи будет протекать электрический ток, который вызывается термо-ЭДС. Данное явление получило название эффект Зеебека. При этом величина термо-ЭДС зависит только от разности температур спаев и материалов проводников. Таким образом, по изменению величины термо-ЭДС можно определить соответствующее изменение температуры. Проводники принято называть термоэлектродами, а места соединения проводников - спаями.

Схема простейшей термопары. t₁ > t₂. А - положительный термоэлектрод, В - отрицательный термоэлектрод. Спай с температурой t₁ - горячий спай (рабочий конец), с температурой t₂ - холодный спай (свободный конец). Стрелками показано направление тока.

На практике температуру измеряют с помощью термоэлектрического термометра, в котором термопара является чувствительным элементом. Помимо нее в такой системе присутствуют и другие компоненты, которые, например, измеряют термо-ЭДС и преобразуют полученные значения в градусы.

Основными факторами, которые определяют конструкцию термопары, являются условия ее эксплуатации. Основные из них: диапазон измеряемых температур и свойства среды, в которой осуществляются измерения. Перечисленные факторы влияют на способ соединения термоэлектродов в рабочем спае, изоляции термоэлектродов, защиты термопары.

Соединение термоэлектродов может проводиться с помощью сварки, спайки или скрутки. В зависимости от диапазона измеряемых температур термоэлектроды могут быть изолированы друг от друга с помощью воздуха или специальных керамических трубок. В зависимости от свойств среды, в которой осуществляются измерения, термопара может иметь защитный чехол.

Конструкция термопары. 1 - защитная гильза, 2 - неподвижный штуцер (существуют варианты исполнения с передвижным штуцером), 3 - головка, 4 - розетка из изоляционного материала с зажимами для присоединения термоэлектродов и удлиняющих проводов, 5 - патрубок с сальниковым уплотнением, 6 - соединительная трубка, 7 - термоэлектроды.

Типы термопар и их характеристики

Наиболее распространенной классификацией термопар является классификация по типу материалов, из которых изготовлены термоэлектроды. Например, благородные металлы, тугоплавкие и другие. Ниже представлены типы термопар, разделенные по указанному принципу.

Термопары из неблагородных металлов

Наиболее широким классом термопар являются термопары, изготовленные из неблагородных металлов. Среди наиболее используемых можно выделить термопары хромель-алюмель, хромель-копель, железо-константан.

Термопары из тугоплавких металлов

К данному классу относятся термопары, предназначенные для измерения высоких температур.

Используется для измерения высоких температур в диапазоне от +1300 °С до +2500 (+3000) °С. В скобках указана максимальная температура при кратковременном измерении.
Может работать в инертной атмосфере или вакууме.
Обладает хорошими механическими свойствами при высоких температурах.

Используется для измерения высоких температур в диапазоне от +1400 °С до +1800 (+2400) °С. В скобках указана максимальная температура при кратковременном измерении.
Может работать в инертной среде, среде водорода или вакууме.
Имеет невысокую стоимость по сравнению с другими термопарами для измерения высоких температур.
Имеет низкую чувствительность.

Термопары из благородных металлов

Данные термопары являются самыми точными и часто применяются в качестве эталонных.

Используется для измерения температур в диапазоне от 300 °С до +1400 (+1600) °С. В скобках указана максимальная температура при кратковременном измерении.
Может работать в окислительной и инертной атмосфере. При наличии защиты может использоваться в восстановительных средах.
Не рекомендуется применение ниже 300 °С, т.к термо-ЭДС в этой области мала и крайне нелинейна.
Дает высокую точность измерений.
Имеет хорошую воспроизводимость и стабильность термо-ЭДС.
Используется в качестве эталонной термопары.
Имеет высокую стоимость.
Чувствительна к химическим загрязнениям металлическими и неметаллическими примесями.

Используется для измерения температур в диапазоне от 600 °С до +1600 (+1800) °С. В скобках указана максимальная температура при кратковременном измерении.
Может работать в окислительной и нетральной среде. Возможно использование в вакууме. При наличии защиты может использоваться в восстановительных средах.
Не рекомендуется применение при температуре ниже 600 °С, где термо-ЭДС очень мала и нелинейна.
Дает высокую точность измерений.
Имеет хорошую воспроизводимость и стабильность термо-ЭДС.
Используется в качестве эталонной термопары.
Имеет высокую стоимость.
Чувствительна к химическим загрязнениям металлическими и неметаллическими примесями.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

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

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/см 3 . 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.

Измерение температуры. Термопары

Принцип действия термопары основан на так называемом эффекте Зеебека. Если две проволоки из разных металлов с одного конца сварить (это место будет называться рабочим или горячим спаем) и нагреть до температуры Т1, то на оставшихся свободных концах проволок (холодный спай) с более низкой, комнатной температурой Т2 появиться термоЭДС . Чем выше разница температур между рабочим и холодным спаем ΔТ, тем больше термоЭДС. Величина термоЭДС не зависит от диаметра и длины проволок, а зависит от материала проволок и температуры спаев

Наибольшее распространение получили термопары градуировок ХА (в европейской системе обозначений (К), ХК (L) и ППР (В). Термопары ХК (хромель-копелевые) имеют диапазон измерения 0…800°С и в настоящее время применяются редко. Термопары ХА (хромель-алюмелевые) имеют диапазон 0…1300°С и применяются наиболее широко. В частности они используются на стендах нагрева, с их помощью измеряется температура внутреннего пространства печей и температура отходящих газов в газоходах. Термопары градуировки ППР (платина-платинородиевые) имеют температурный диапазон 0…1600°С. Кроме возможности измерять температуру 1600°С и выше они обладают еще одним преимуществом – высокой точностью.

Указанные максимальные температуры не являются предельными для термопар. Они способны измерять и большие температуры, но при этом существенно падает срок их службы. Так термопара градуировки ППР может измерять температуру до 1800°С, поэтому именно она используется для измерения температуры жидкой стали.

Конструкция термопары имеет следующий вид. Сваренные с одного конца проволоки помещаются внутрь керамической трубки с двумя отверстиями, либо на них одеваются керамические бусы с целью изолировать проволоки друг от друга по всей длине. Часто в качестве изолятора используется керамический порошок, который засыпается внутрь чехла, в который вставлена термопара.

Чехол выполняется из жаропрочных марок стали или из неметаллического материала высокой температурной стойкости: керамики, корунда и т.п. Термопары в металлическом чехле конструктивно могут быть с изолированным или с заземленным (неизолированным) спаем, то есть иметь электрический контакт с чехлом термопары.

Если сигнал с термопары подается на вход контроллера, то необходимо применять термопару с изолированным спаем. Иначе возможны произвольные скачки показаний температуры в значительных пределах. Особенно сильно этот эффект проявляется если используется контроллер Siemens S200.

Свободные концы проволок соединяют с плюсовой и минусовой клеммами, расположенными в головке термопары. Выходным сигналом термопары является термоЭДС, измеряемая в милливольтах (мВ). Для измерения выходного сигнала можно использовать цифровой мультиметр и затем, применив градуировочные таблицы или номограммы по величине измеренного напряжения определить измеряемую температуру. Отключать вторичный прибор при этом не обязательно, так как он не оказывает заметного влияния на результат измерения. Для более точного определения температуры по термоЭДС термопары можно воспользоваться градуировочными таблицами.

Для подключения термопар ко входам вторичных приборов или контроллерам применяют специальный компенсационный провод. Необходимость применения компенсационных проводов связана с тем, что головка термопары с клеммами может располагаться в рабочей зоне с повышенной температурой, например 100°С. Если подключить к клеммам термопары ХА обычный медный провод, то в местах соединения как бы образуются еще два рабочих спая с температурой 100°С. Возникающие при этом две паразитные термоЭДС (на плюсовой и минусовой клеммах) исказят показания термопары.

Компенсационный провод импортного производства имеет специальную цветовую маркировку. Так компенсационный кабель градуировки ХА европейского производства имеет зеленую (+) и белую (-) жилы. Выпущенный в советское время компенсационный провод не имел специальной цветовой маркировки.Если компенсационный провод будет подключен без соблюдения полярности, то наблюдается следующий эффект: после пуска теплового агрегата показания термопары сначала растут. Это связано с нагревом рабочего спая. После того как атмосфера вокруг теплового агрегата прогреется, показания термопары начинают быстро падать, вплоть до нулевых значений. Это связано с тем, что образовавшиеся два паразитных рабочих спая включены в обратной полярности основному рабочему спаю. И значение основной термоЭДС уменьшается на величину двух паразитных термоЭДС.

На вход вторичного прибора или контроллера значение измеренной температуры поступает в виде сигнала термоЭДС. Так как величина этой термоЭДС определяется разностью температур рабочего и холодного спаев:

Е = f (Т1 – Т2), [мВ]

то вторичному прибору необходимо знать температуру холодного спая для однозначного определения температуры рабочего спая. Ведь термоЭДС может принимать одинаковые значения при различных значениях (Т1 – Т2). Например разности температур (200 - 50) и (150 - 0) дадут одинаковые значения термоЭДС, хотя при этом разность значений температур рабочих спаев в этих двух случаях достигала 200 -150 = 50°С.

Поэтому во вторичном приборе вблизи входных клемм, к которым подключается термопара, монтируется так называемый датчик температуры холодного спая. Как правило это полупроводниковый сенсор – диод или транзистор. Теперь по измеренной термоЭДС и известной температуре холодного спая, вторичный прибор, зная градуировку подключенной термопары, может однозначно определить температуру рабочего спая.

На некоторых предприятиях термопары ХА изготавливают самостоятельно, сваривая специальную проволоку диаметром 2-3 мм. Для определения полярности полученной термопары в этом случае используют обычный магнит: минус термопары притягивается к магниту, плюс не магнититься. На компенсационный провод и большинство промышленно выпускаемых термопар ХА это правило не распространяется. Определить полярность термопары можно и с помощью обычного милливольтметра, подключив его к выводам термопары и нагревая рабочий спай термопары, например, зажигалкой.

Распространенной неисправностью у термопар является разрушение рабочего спая в следствии появления трещин из-за частых и значительных колебаний температуры. При этом термопара может нормально работать пока измеряемая ей температура не превысит определенного порога, после которого контакт в спае пропадает, термопара уходит в обрыв или ее показания начинают сильно скакать.

Для бесконтактного непрерывного измерения температуры применяют стационарные пирометры. В случае, если в поле "зрения" пирометра может попадать пламя горелки, то следует использовать пирометры со спектральным диапазоном измерения 3,5. 4 мкм чтобы исключить влияние температуры факела на показания пирометра.

Измерение температуры жидкой стали в металлургическом производстве

Измерение температуры жидкой стали в металлургическом производстве производиться чаще всего платиновыми термопарами градуировки В и S. В России наибольшее распространение получили термопары градуировки В, в европейских странах в основном используется градуировка S Термопара (или как ее еще называют пакет, зонд, термопреобразователь) представляет собой картонную трубку, на одном конце которой находиться чувствительный элемент – собственно сама термопара. Чувствительный элемент состоит из керамического основания, платиновой термопары, расположенной внутри кварцевой трубочки и контактной группы. Контактная группа выполнена из полипропилена и двух медных контактных проводников, к которым приварена платиновая проволока. Чувствительный элемент на клею с натягом посажен с торца в картонную гильзу пакета.

Кварцевая трубочка с проволокой защищена стальным колпачком, который может быть дополнительно защищен картонным колпачком. Пакет надевается на жезл или манипулятор и погружается в расплавленную сталь. Измерение длиться от 3 до 6 секунд – именно за такое время при благоприятных условиях термопара успевает прогреться до температуры жидкой стали. Вторичный прибор фиксирует факт установления показаний температуры и термопара извлекается из стали. Пакет является одноразовым изделием и после извлечения снимается с жезла и выбрасывается. Погрешность измерения применяемых термопар составляет 0…+3 °С. В качестве компенсационных проводов для термопар градуировки В используется обычный медный провод. В той части жезла или манипулятора где возможно воздействие высоких температур используется специальный кабель КМЖ (кабель медный жаростойкий) способный работать при температурах до 500 °С. Как правило, при штатном протекании процесса измерения та часть жезла или манипулятора, которая закрыта картонной гильзой пакета не нагревается.

За 10 секунд нахождения пакета в расплавленной стали картонная гильза обгорает примерно на половину своей толщины, но ни металлический контактный блок, ни металлический жезл под пакетом не нагреваются. Нагреваются лишь те части жезла или манипулятора (за счет налипания брызг шлака и металла и теплового излучения), что не защищены пакетом. Это и обуславливает необходимость применения КМЖ.

Слабым местом КМЖ является высокая гигроскопичность изолирующей засыпки кабеля. В результате насыщения засыпки кабеля влагой сопротивление между жилами резко падает, что ведет к увеличению погрешности измерения (причем измеренное значение температуры становиться существенно больше реального). Сопротивление между жилами КМЖ в случае необходимости контролируется с помощью мегомметра или мультиметра с пределом измерения сопротивления не менее 200 МОм. Сопротивление между жилами должно быть не менее 50 МОм, в противном случае КМЖ следует заменить. Это же касается и гибких соединительных компенсационных проводов, идущих к вторичному прибору.

Большое влияние на качество замера оказывает количество влаги, содержащейся в картонной гильзе пакета. В случае ее большого содержания при погружении пакета в сталь возникают биения из-за испарения этой влаги. Поэтому перед применением пакеты желательно просушить. При поставке зондов с завода-производителя содержание влаги в них составляет от 7 до 10% по массе. При их транспортировке и хранении до использования содержание влаги в может измениться. Рекомендуется хранить зонды в теплых и сухих помещениях. Опыт показывает, что при хранении при температуре 20°C и относительной влажности 50 - 70 % содержание влаги в зондах стабилизируется на уровне 7 - 9%.

Также качество замера зависит от глубины погружения пакета в жидкую сталь. Недопустимо, чтобы при измерении термопара пакета находилась в зоне разделения двух сред – шлака и металла. Так как из-за существенной разницы в температурах шлака и металла может возникнуть такая ситуация, когда при трех последовательных замерах с интервалом в несколько минут показания будут следующими: 1705°, 1560°, 1648°. При том, что реальные значения температуры стали в это же время были равны 1540°, 1550°, 1565° соответственно.

Наибольшее распространение на уральских металлургических заводах нашло оборудование отечественного предприятия ООО «Теплоприбор-ЭкспрессАнализ» и бельгийской компании Heraeus Electro-Nite. Рассмотрим основной комплект оборудования и расходных материалов компании Electro-Nite.

С чувствительного элемента (термопары) сигнал термоЭДС снимается посредством контактного блока Positherm или Celox. Контактный блок Positherm имеет два вывода: Т+ и Т-. Контактный блок Celox имеет четыре вывода: кроме тех же температурных контактов Т+ и Т- он дополнительно имеет два вывода на окисленность О+ и О- для работы с комбинированными зондами (пакетами) Celox. Выводы Т- и О- соединены соеденены между собой внутри контактного блока. Выводы контактных блоков имеют ту же цветовую и символьную маркировку, что и КМЖ. Сигнал с термопары посредством внутреннего и внешнего компенсационного провода передается на вторичный показывающий прибор Digitemp или MultiLab.

Пакеты (термопреобразователи) фирмы Electro - Nite выпускаются нескольких модификаций. Для жезлов ручного замера в основном применяют пакеты Positherm и Celox под наконечник жезла Celox , который имеет наружный диаметр 16 мм . Наконечник жезла Celox комплектуется контактным блоком Positherm или Celox .

Автоматические манипуляторы замера температуры MORE Catfis комплектуются наконечниками жезла BSE или MORE . Наконечник жезла BSE с внешним диаметром 39 мм комплектуется стандартным контактным блоком Positherm или Celox и ориентирован под пакеты Positherm и Celox типа BSE . Наконечник жезла More комплектуется контактным блоком EN -3 и имеет наружный диаметр 27 мм . Этот наконечник жезла и контактный блок были разработаны итальянской компанией More – производителем автоматических манипуляторов для замера температуры расплавленных металлов в металлургических печах. Пакеты под наконечник жезла и контактный блок More также выпускаются фирмой Electro - Nite . Выбирая тот или иной наконечник жезла ( BSE или More ) для применения на автоматическом манипуляторе необходимо учитывать их достоинства и недостатки.

К недостаткам наконечника жезла BSE можно отнести его более низкую изломостойкость, по сравнению с наконечником жезла More . В случае если при перемещении манипулятора наконечник жезла во что-то упрется (заросший порог печи, нерасплавленный тяжеловесный лом в ванне печи и т.п.) то он может сломаться. Применяемый контактный блок Celox также является слабым местом, так как он имеет существенную длину ни чем не защищенной выступающей части. Но высокая технологическая дисциплина персонала может сделать эти недостатки несущественными. Наконечник жезла BSE с контактным блоком Celox так же более требователен к остаточной влажности пакетов Celox – комбинированных зондов для одновременного измерения температуры жидкой стали и ее окисленности. Наружная металлическая поверхность контактного блока Celox является плюсовым выводом окисленности. При большом выделении влаги из непросушенного пакета в процессе его погружения в горячий металл плюс окисленности через пленку воды электрически соединяется с заземленным наконечником жезла. Это приводит к непредставительному замеру окисленности с сильными колебаниями показаний. Избавиться от этого недостатка можно только применяя предварительно просушенные пакеты. Кроме того, влага вместе со смольным компонентом (выделяющимся при горении пропитанной клеем картонной гильзы пакета) через зазор между корпусом контактного блока и наконечником жезла BSE проникает внутрь наконечника жезла и постепенно впитывается гигроскопичной засыпкой КМЖ. Это приводит к уменьшению сопротивления изоляции кабеля КМЖ и завышению (. ) показаний измеренной температуры. Данный недостаток можно устранить герметизацией зазора намоткой изоляционной ПВХ ленты.

К достоинствам наконечника жезла BSE можно отнести все же более высокий ресурс работы применяемого контактного блока Celox по сравнению с контактным блоком EN -3. Но, пожалуй, в большинстве случаев определяющим фактором применения BSE является более низкая стоимость пакетов.

К достоинствам наконечников жезла More можно отнести то, что их труднее сломать. При ударе о препятствие они, как правило, гнуться, но не ломаются. Выпрямить погнутый наконечник жезла More можно даже не демонтируя его с манипулятора. Применяемый контактный блок EN -3 защищен от механических повреждений, так как полностью находиться внутри наконечника жезла. Кроме того наконечник жезла More имеет меньшую стоимость и более ремонтопригоден, так как имеет более простую конструкцию.

К недостаткам наконечников жезла More можно отнести то, что применяемые в них контактные блоки EN -3 требуют более частой очистки и чаще выходят из строя при попадании на них горячего металла или шлака. Кроме того пакеты под данный тип наконечника жезла имеют более высокую стоимость.

На машинах непрерывного литья заготовок нашла применение система постоянного измерения температуры с многоразовыми пакетами Contitherm. В процессе работы эти пакеты погружаются в расплавленную сталь и осуществляют непрерывное измерение ее температуры. Ресурс пакета рассчитан приблизительно на 24 часа работы. При смене промковша Contitherm извлекается из него с помощью манипулятора и при постановке нового промковша в позицию разливки вновь погружается в жидкую сталь.

По своей сути Contitherm является все той же термопарой градуировки В, но имеет усиленную жаропрочную оболочку из алюмографита. Термопару размещают так, чтобы её нижний конец находился на глубине примерно 510 мм в зоне выпускного отверстия пром. ковша. Контактный блок Contitherm и компенсационный кабель имеют несколько иную конструкцию – это связано с тем, что зона контакта в процессе работы может нагреваться до 400°С, что является допустимым нагревом. Термопара Contitherm прогревается от комнатной температуры до до температуры 1540 °С за 1 – 2 мин. После этого она реагирует на изменение температуры со скоростью ±10 °С/мин.

Для увеличения времени работы постоянного замера на некоторых предприятиях термопару Contitherm дорабатывают. На то место термопары, которое будет находиться в слое шлака одевают керамическую втулку подходящего диаметра. Как правило, для этих целей используют обрезок керамического сталеразливочного стакана машины непрерывного литья заготовок. Втулку крепят к термопаре с помощью футеровочной массы, используемой для заливки промковшей и стальковшей. Чаще всего термопара постоянного замера температуры Contitherm выходит из строя при ее извлечении из промковша из-за врастания ее в слой шлака. Поэтому при извлечении Contitherm рекомендуется сначала еще немного глубже погрузить ее в ковш, а уже потом поднимать.

В удобное для восприятия человеком числовое значение температуры измеренная термоЭДС преобразуется вторичными приборами Digitemp или MultiLab III Celox. Прибор Digitemp имеет всего один вход для подключения термопары. Он имеет встроенную плату Profibus для передачи данных в PLC и релейную плату для формирования световых сигналов на светофоре. Digitemp может быть настроен на работу с термопарами разового замера или с термопарами постоянного замера. Прибор Multilab III Celox имеет расширенные коммуникационные возможности (Profibus, COM, TTY), сенсорный ЖК дисплей, на котором в графическом и цифровом виде отображается процесс измерения температуры и окисленности жидкой стали, а также релейные карты переменного и постоянного тока для формирования световых сигналов на светофоре или других целей.

В случае применения термопар разового замера действительное значение температуры определяется по факту выделения прибором так называемой площадки. При погружении пакета в расплавленную сталь первоначально показания термопары растут очень быстро, затем их рост замедляется и наконец останавливается. Заданные пользователем характеристики площадки позволяют прибору определить, что рост показаний остановился и измеренное значение температуры равно действительному. Площадка описывается двумя параметрами: длительностью площадки (в секундах) и изменением температуры (дельты) в пределах границ площадки (в градусах). Например, задана площадка с параметрами 0,8 сек и 10°С. То в момент времени когда скорость роста значения измеренной температуры станет меньше 10°С за 0,8 секунд прибор завершит измерение, так как посчитает, что измеренное значение достигло действительного значения температуры.

Уменьшение времени выделения площадки и увеличение дельты температуры приводит к снижению точности измерения, но время измерения при этом уменьшается, что является положительным фактором. Идти на ухудшение параметров площадки приходиться в случае если процесс замера не стабилен, наблюдаются значительные колебания температуры, например, из-за сырых пакетов. Увеличение времени площадки и уменьшение дельты приводит к повышению точности замера, но существенно повышает его продолжительность.

На стабильность получения результатов замеров влияет и то, с помощью чего они производяться. Применяя ручные жезлы трудно обеспечить хорошие замеры, так как при погружении надетого на жезл пакета в жидкую сталь начинаются сильные биения. Появление биений связано с бурно протекающими процессами испарения влаги из пакета и сгорания верхних слоев картонной оболочки. При большом количестве влаги пакет может даже сорвать с жезла. Лучшие результаты обеспечивает применение автоматических манипуляторов для замера температуры жидкой стали. Большая масса манипулятора и жесткость его конструкции позволяет снизить влияние биений.

Самой распространенной маркой автоматических манипуляторов для дуговых сталеплавильных печей на уральских заводах является итальянская MORE. В выдвижной водоохлаждаемый зонд с одного торца вкручивается наконечник жезла, на который и надевается одноразовый пакет. Недостатком стандартной конструкции манипулятора MORE Catfis является заклинивание резьбового соединения наконечник жезла - водоохлаждаемый зонд из-за попадания шлака или жидкой стали. Так как наконечник жезла приходиться довольно часто менять, то это доставляет массу проблем. Данная проблема устраняется установкой шайбы из нержавеющей стали между наконечником жезла и торцом водоохлаждаемого зонда. Толщина диска 3…5 мм, диаметр диска чуть менее диаметра плоской части торца зонда.

В целом, измерение температуры жидкой стали является достаточно сложным процессом как с технической так и с технологической точек зрения, предьявляющим серьезные требования к бесперебойной и качественной работе оборудования КИП. Процесс проведения замеров регламентируется технологическими и рабочими инструкциями.

Термопары для замера температуры жидкого металла и расплавов

Пришлите запрос на расчет стоимости термопары для измерения температуры жидкого металла или на подбор аналога, и специалисты ОЛИЛ оперативно начнут работу над проектом. Цены на термопары для для замеров температуры расплавленного металла рассчитываются индивидуально под каждого клиента в зависимости от курса валют и логистики.

На сайте представлена лишь небольшая часть нашего ассортимента. Мы готовы изготовить термопару или термопреобразователь по техническому заданию или чертежу. Также можем подобрать аналог по артикулу другого производителя.

Товары не найдены

Термопара тип N (нихросил-нисил) из OMEGACLAND XL с длиной оболочки и диаметром 3 или 6, с коммутационной головкой, IP65.

Среда измерения температуры: воздух, жидкость, вода, негорючие газы, расплавы металлов
Сферы применения датчика температуры: металлургическое производство

Розничная цена от 3500 рублей

Срок поставки: от 1 недели

Термоэлектрический преобразователь в минеральной изоляции XL-PTTN Тип N ТМКн от -40 до 1250 °C класс 1

Термопара тип S (платинородий-платина) из стали 1.4841/1.4762/15Cr25T и керамики из муллита 610 с длиной оболочки от 300 до 2000 мм и диаметром 22/15 мм, с коммутационной головкой, IP53.

Среда измерения температуры: воздух, негорючие газы, расплавы металлов
Сферы применения датчика температуры: плавильные и муфельные печи, металлургическое производство

Розничная цена от 18600 рублей

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTSCU-22 Тип S ТПП от 0 до 1200 °C класс 2

Термопара тип J (железо-константан) из стали 1.4541 с длиной оболочки по заказу и диаметром 1, 1,5, 2, 3, 4,5, 6 мм, с коммутационной головкой, IP55.

Розничная цена от 1500 рублей

Термоэлектрический преобразователь в минеральной изоляции PTTJ Тип J ТЖК от -40 до 700 °C класс 2

Термопара тип J (железо-константан) из стали 1.4841/1.4762/15Cr25T с длиной оболочки от 300 до 3000 мм и диаметром 22 мм, с коммутационной головкой и со сменным чувствительным элементом.

Среда измерения температуры: воздух, жидкость, вода, негорючие газы, пар, расплавы металлов
Сферы применения датчика температуры: металлургическое производство

Розничная цена от 5100 рублей

Термоэлектрический преобразователь TTJU-11/TTJUO-11 Тип J ТЖК от -40 до 700 °C класс 2

Термопара тип K (хромель-алюмель) из стали 2.4816 (Inconel 600) с длиной оболочки по заказу и диаметром 1, 1,5, 2, 3, 4,5, 6, 8 мм, с коммутационной головкой, IP55.

Термоэлектрический преобразователь в минеральной изоляции PTTK Тип K ТХА от -40 до 1200 °C класс 2

Термопара тип K (хромель-алюмель) из стали 1.4841/1.4762/15Cr25T с длиной оболочки от 300 до 3000 мм и диаметром 22 мм, с коммутационной головкой и со сменным чувствительным элементом.

Термоэлектрический преобразователь TTKU-11/TTKUO-11 Тип К ТХА от -40 до 1200 °C класс 2

Термопара тип J (железо-константан) из керамики SILIT SK с длиной оболочки от 300 до 1100 мм и диаметром 25 мм, с коммутационной головкой, IP54.

Среда измерения температуры: жидкость, расплавы металлов, агрессивные среды
Сферы применения датчика температуры: химическая промышленность, металлургическое производство

Розничная цена от 19900 рублей

Термоэлектрический преобразователь для агрессивных сред TTJC-38 Тип J ТЖК от 0 до 700 °C класс 2

Термопара тип J (железо-константан) из стали 1.4841/15Cr25T с длиной оболочки от 300 до 3000 мм и диаметром 20 мм, с коммутационной головкой и со сменным чувствительным элементом.

Розничная цена от 6000 рублей

Термоэлектрический преобразователь TTJU-1 Тип J ТЖК от -40 до 700 °C класс 2

Термопара тип K (хромель-алюмель) из керамики SILIT SK с длиной оболочки от 300 до 1100 мм и диаметром 25 мм, с коммутационной головкой, IP54.

Термоэлектрический преобразователь для агрессивных сред TTKC-38 Тип K ТХА от 0 до 1200 °C класс 2

Термопара тип K (хромель-алюмель) из стали 1.4841/15Cr25T с длиной оболочки от 300 до 3000 мм и диаметром 20 мм, с коммутационной головкой и со сменным чувствительным элементом.

Термоэлектрический преобразователь TTKU-1 Тип К ТХА от -40 до 1150 °C класс 2

Термопара тип K (хромель-алюмель) из керамики: SINITEC, REFRAX 20E или SiC, крепежным узлом и дистанционной трубой из стали 1.4541 с длиной оболочки от 300 до 1100 мм и диаметром 16, 22, 50 мм, с коммутационной головкой, IP54.

Розничная цена от 8800 рублей

Термоэлектрический преобразователь для жидких металлов и их сплавов TTKC-37 Тип K ТХА от 0 до 1200 °C класс 2

Термопара тип J (железо-константан) из стали 1.4841/15Cr25T с длиной оболочки от 500 до 1000 мм и диаметром 20 мм, с коммутационной головкой и со сменным чувствительным элементом.

Термоэлектрический преобразователь TTJK-1 Тип J ТЖК от -40 до 700 °C класс 2

Термопара тип J (железо-константан) из керамики: SINITEC, REFRAX 20E или SiC, крепежным узлом и дистанционной трубой из стали 1.4541 с длиной оболочки от 300 до 1100 мм и диаметром 16, 22, 50 мм, с коммутационной головкой IP54

Термоэлектрический преобразователь для жидких металлов и их сплавов TTJC-37 Тип J ТЖК от 0 до 700 °C класс 2

Термопара тип K (хромель-алюмель) из стали 1.4841/15Cr25T с длиной оболочки от 500 до 1000 мм и диаметром 20 мм, с коммутационной головкой и со сменным чувствительным элементом.

Термоэлектрический преобразователь TTKK-1 Тип К ТХА от -40 до 1150 °C класс 2

Термопара тип K (хромель-алюмель) из стали 1.4841/1.4762/15Cr25T и керамики из муллита 610 с длиной оболочки от 300 до 2000 мм и диаметром 22/15 мм, с коммутационной головкой, IP53.

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTKCU-22 Тип K ТХА от -40 до 1200 °C класс 2

Термопара тип K (хромель-алюмель) из OMEGACLAND XL с длиной оболочки и диаметром 3 или 6 мм, с коммутационной головкой, IP65.

Термоэлектрический преобразователь в минеральной изоляции XL-PTTK Тип К ТХА от -40 до 1250 °C класс 1

Читайте также: