При измерении высоких температур в печах, дымоходах, котлоагрегатах очень важно обеспечить максимальную защиту чувствительного элемента датчика – термопары. Только тогда она будет долго служить и сохранять точность измерения. Для этого выпускаются термопреобразователи в защитной арматуре (чехлах).
В этой статье подробно поговорим о термопарах в жаростойких металлических чехлах, а также дадим советы, когда их лучше применять. Перед чтением этой статьи рекомендуем ознакомиться с нашей базовой статьей о термопарах.
Термопары являются контактными датчиками. То есть, они всегда должны контактировать со средой, температуру которой нужно контролировать. В этом есть опасность: чем выше температура, тем агрессивнее становится кислород, находящийся в рабочем пространстве агрегата. Часто там присутствуют другие вещества, еще более опасные для датчиков температуры, например, оксид серы. При температурах выше
1050 – 1100 °С они все быстрее и быстрее разрушают термоэлектроды…
Поэтому для их защиты применяются чехлы из жаро-и коррозионностойких сталей, сплавов и керамики.
Термопреобразователи, имеющие самую серьезную защиту сенсора, выделены в отдельную линейку высокотемпературных модульных термопар.
Почти все они имеют диаметр монтажной (погружной) части 20 мм. Моделями 115, 125, 135 и 225 можно измерять температуру вплоть до 1250 °С и в ряде случаев они могут служить заменой более дорогих «платиновых» термопар типа S (о них мы писали тут).
Защитная арматура таких датчиков изготавливается из труб 20х2 мм из жаростойких сталей 15Х25Т (до 1000 °С), AISI 310 (до 1100 °С) и сплава ХН45Ю (до 1250 °С). Внутри защитных чехлов находится КТМС – термопарный кабель в металлической оболочке, дополнительно защищающий термоэлектроды от агрессивных веществ.
Разберем ВСЕ модели в металлических чехлах.
· ДТПК, N, L 115. Имеет монтажную часть в форме буквы «Г». Это нужно для удобства погружения датчика в измеряемую среду (обычно в расплавы солей и цветных металлов).
· ДТПК, L, N 125. Пожалуй, самая широко используемая термопара. Не имеет монтажных элементов (штуцеров, фланцев). Вставляется в отверстия в футеровке печей, также для ее монтажа могут применяться подвижные штуцеры Ш.П.
· ДТПК, L, N 135. От модели 125 отличается наличием резьбового штуцера М27х2 и расстоянием от штуцера до головки, которое не входит в монтажную часть датчика. Применяется там же, где и 125: печи, дымоходы, котельные установки и другие высокотемпературные агрегаты.
· ДТПК, L, N 225. Очень похожа на ДТПХ125, но приглядитесь: ее монтажная часть состоит из 2-х частей: одна из жаростойкого сплава ХН45Ю, а другая – из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Это сделано для того, чтобы удешевить датчик без снижения уровня защиты термоэлектродов. Правда, нужно соблюдать одно условие – часть датчика из «обычной» нержавейки не должна нагреваться выше 800 °С.
Плюсы термопар в металлических защитных чехлах:
1. Прочность. Они не боятся механических ударов при переноске, монтаже или во время работы. Также они не боятся термоударов, то есть резкого перепада температур, что часто бывает при быстром погружении датчика в уже разогретую печь.
2. Возможность экономии. Например, у ДТПХ225 половина монтажной части изготавливается из ХН45Ю, а другая половина (ближе к головке, где температура при эксплуатации меньше) – из обычной «нержавейки» 12Х18Н10Т. Такой датчик значительно дешевле, чем ДТПХ125, арматура которой состоит только из ХН45Ю.
Но есть и недостатки:
1. Недостаточная газоплотность. При нагреве тела расширяются, в том числе и металлический чехол датчика. Зазоры между атомами его кристаллической решетки увеличиваются и внутрь чехла все свободнее могут проникать молекулы агрессивных газов и кислорода. Они постепенно разрушают термоэлектроды. Правда, конструкция КТМС позволяет серьезно усилить защиту термоэлектродов. И тем не менее, срок службы ее сократится.
2. Дороговизна некоторых моделей. Например, самыми дорогими датчиками из рассматриваемых являются модели с арматурой из сплава ХН45Ю. Но они же являются самыми жаростойкими: максимальная температура измерения термопарой ДТПN (НН) в таком чехле 1250 °С! К слову, такую же максимальную температуру можно измерять и ДТПN в корундовом (керамическом) чехле. Но о них мы поговорим в другой статье.
Еще полезные статьи с нашего канала о термопарах:
Видео: