Термопара типа К, она же ТХА, ХА и хромель-алюмель. Стандарт ее градуировочной характеристики одинаков и в СНГ, и за рубежом: ГОСТ 8.585 гармонизирован с международным IEC 60584 (там она называется type K, NiCr-Ni). Поэтому можно быть уверенным, что, например, итальянский терморегулятор, работавший ранее с итальянской термопарой типа К, отлично заработает и с российской ХА (К). Это самая распространенная термопара в мире. Ее достоинства: бюджетность, хорошая чувствительность, широкий диапазон измеряемых температур, практически линейная зависимость выдаваемых миллиВольт от температуры.
Если вы еще не знакомы с датчиком температуры типа “термопара”, рекомендую прочитать статью в нашей группе ВКонтакте.
Положительный электрод этого датчика состоит из сплава “хромель”, в основе которого никель с добавкой 9,5% хрома. Отрицательный электрод - “алюмель” - сплав, содержащий 95% никеля и еще в сумме 5% алюминия, кремния и марганца. Кстати, алюмель обладает магнитными свойствами при комнатной температуре. Поэтому, чтобы правильно подключить термопару типа К, достаточно обычным магнитом “примагнитить” алюмель, а “плюсовым” электродом будет соответственно немагнитный хромель.
Этой термопарой ГОСТ разрешает измерять температуру от -200 до 1200°C, а кратковременно и до 1300°С. Но верхние пределы температур в данном случае кажутся завышенными: “уплывание” ТЭДС у ТХА заметно уже после 1100 °C. Именно поэтому верхний предел измерения температур датчиками ДТПК ОВЕН ограничен 1100 °C.
Также часто верхний предел измерения зависит от защитной арматуры датчика — например, если защитная арматура сделана из обычной “пищевой” нержавеющей стали 12Х18Н10Т, верхний предел измерения чаще всего ограничен 800°C.
“Уплывание” или дрейф термоЭДС термопар с течением времени неизбежен. То есть показания датчика меняются со временем, теряется точность и увеличивается погрешность измерения. К сожалению, этот процесс необратим. На то, как быстро показания термопары “уплывут”, влияет многое: температура измерения, состав атмосферы, состав изолирующих материалов и материалов арматуры, механические воздействия…
В атмосфере воздуха при температурах до 600°C термопреобразователь ХА может проработать до 40000 часов — примерно 4,5 года непрерывной работы. Но чем выше температура, тем меньше ресурс датчика: при измерении температур от 600 до 900 этот преобразователь проработает до 16 000 часов, т.е. около 2 лет. И так далее… Выше температура — меньше по времени служит датчик ТХА. Причем речь именно о рабочем ресурсе термопары, т.к. погрешность начнет увеличиваться еще раньше.
Термопару ТХА рекомендуется применять в окислительных и инертных средах, а также в вакууме. Содержание кислорода в окислительной среде должно быть либо более нескольких процентов, либо он должен быть исключен. Если в атмосфере, например,печи, содержится 2-3% О2, то это вызовет быстрое окисление хрома в хромеле, электрод будет корродировать и охрупчиваться — он как будто покроется зеленым налетом. Это так называемая “зеленая гниль”.
Сера и ее оксиды также вызывают коррозию термопары и дрейф ее ТЭДС.
При измерении температуры в инертных средах и вакууме рекомендуется использовать датчики, в которых термоэлектроды надежно защищены от наружной атмосферы, влаги, агрессивных веществ и др. То есть — термопары на основе КТМС.
Датчики из КТМС — Кабеля Термопарного с Минеральной изоляцией в Стальной оболочке — в среднем служат дольше и гораздо большее время сохраняют точность показаний и стабильность ТЭДС. Это по сравнению с обычными проволочными термопарами. Поэтому мы настоятельно рекомендуем применять именно КТМС: тогда многие факторы из перечисленных выше влияют на термопару ТХА (К) гораздо слабее.
Поэтому в 2016 году мы заменили измерительные узлы термопреобразователей ДТПК для измерения высоких температур с проволочных (диаметр проволоки 3,2 мм) на КТМСные. И, как показала практика, это решение было правильным. К тому же, мы сделали такие термопары разборными (модульными). Об этом подробнее рассказано тут.
Ставьте лайки и пишите комментарии!
Подробнее о ТХА читайте в книге “Сплавы для термопар” И.Л.Рогельберга, В.М.Бейлина.
Еще статьи о типах термопар:
ТЖК - универсальная, но недооцененная термопара типа J
ТХК, тип L - отличная термопара для невысоких температур родом из СССР
ТПП (S) - что в этих термопарах особенного?
Вообще о термопарах:
Бескорпусные бюджетные термопары
Об удобных термопарах с вилками
О “платиновых” термопреобразователях ТПП в защитных чехлах
Автор статьи: Алексей Сидорцев
