Термопара хромель-алюмелевая с клеммными головками ТЕСЕЙ КТХА 01.02

Однозонные кабельные термопреобразователи — термопары КТХА, КТХК, КТНН, КТЖК, КТМК-01.01…-01.34 с клеммной головкой и первичным преобразователем температуры кабельного типа предназначены для измерений температуры жидких, газообразных сред (в том числе в пульсирующем потоке), не агрессивных к материалу защитного корпуса. В клеммную головку могут устанавливаться измерительные преобразователи (ИП). ИП преобразуют сигнал от первичного преобразователя в унифицированный выходной сигнал постоянного тока по ГОСТ 26.011-80 и (или) цифровой сигнал по протоколу HART, PROFIBUS-PA, FOUNDATION Fieldbus. В термопары КТХА, КТНН, КТХК, КТЖК, КТМК-01.01…-01.34 , предусматривающие визуализацию результатов измерений, также встраивается дисплей.

Термопары КТХА, КТХК, КТНН, КТЖК, КТМК-01.01, 01.02 являются базовой конструкцией для всех последующих модификаций датчиков температуры. Исполнения с узлом коммутации 005 и 006 используются в качестве сменных термометрических элементов в блочно- модульных модификациях датчиков модификаций 01.07, 01.20,01.21, 01.23, 01.24 и 01.06, 01.08, 01.16 соответственно.
Термопары КТХА, КТХК, КТНН, КТЖК, КТМК-01.01, 01.02 предназначены для измерения температуры жидких и газообразных химически неагрессивных сред, а также агрессивных, не разрушающих материал защитного чехла.
Допускается изгибать датчики температуры для размещения рабочего спая в требуемой зоне измерения. Радиус гиба не менее 5 диаметров кабеля.
Модификация 01.01 всегда исполняется в вариантах 000 и 006, которые требуют осторожного обращения при подключении из-за возможной поломки термоэлектродов. В качестве рабочего датчика рекомендуем использовать модификации 01.02 или 02.01.
Для монтажа датчика на объекте используются передвижные штуцера ЮНКЖ 031, рассчитанные на номинальное (условное) давление 1,0 МПа. Для расширения области применения термопреобразователи КТхх 01.02 могут изготавливаться с приваренными (припаянными) монтажными элементами по чертежам заказчика.

Чувствительным элементом модификаций датчиков температуры — термопар КТХА, КТХК, КТНН, КТЖК, КТМК-01.03, 01.04, 01.26, 01.33 с клеммной головкой является модификация 01.01 (см. выше по тексту).
Термопары КТХА, КТХК, КТНН, КТЖК, КТМК-01.03, 01.04, 01.26, 01.33 предназначены для измерения температуры жидких и газообразных химически неагрессивных сред, а также агрессивных, не разрушающих материал защитного чехла.
Датчики модификаций 01.03 и 01.26 рекомендуется применять в комплекте с гильзами защитными ЮНКЖ.
Датчики модификаций 01.04 и 01.33 рекомендуется применять для измерения температуры поверхностей твердых тел.
Допускается изгибать кабельную часть датчиков для размещения рабочего спая в требуемой зоне измерения. Радиус гиба не менее 5 диаметров кабеля. В зависимости от модификации датчики могут быть снабжены подвижным, приварным или подпружиненным штуцером.
Датчики могут иметь вид взрывозащиты 0ExiaIICT6 X или 1ExdIICT6 по ГОСТ 30852. Также выпускаются датчики температуры рудничных исполнений с маркировкой РВExdIX и РОExiaIX.

Термопары КТХА, КТХК, КТНН, КТЖК, КТМК -01.05, 01.07, 01.09, 01.10, 01.10С, 01.26 предназначены для измерения температуры жидких и газообразных химически неагрессивных сред, а также агрессивных, не разрушающих материал защитного чехла. Рекомендуется применение в комплекте с гильзами защитными ЮНКЖ. Возможно применение без защитных гильз при отсутствии агрессивного химического и/или механического воздействия среды.
Для получения минимального времени термической реакции комплекта датчика с гильзой защитной рекомендуется устанавливать датчики модификации 01.05 в гильзы с помощью штуцеров ЮНКЖ 031 либо ЮНКЖ 038.
Модификации 01.05 и 01.07 являются разборными. Сменные чувствительные элементы модификации КТхх 01.02-005.
Датчики могут иметь вид взрывозащиты 0ExiaIICT6/Т4 X или 1ExdIICT6/Т4 X по ГОСТ 30852.
Также выпускаются датчики рудничных исполнений с маркировкой РВExdI X и РОExiaI X.
В клеммные головки могут устанавливаться измерительные преобразователи с унифицированным выходным сигналом постоянного тока 4-20 мА и (или) цифровым сигналом по протоколам HART, PROFIBUS-PA, FOUNDATION Fieldbus. Клеммные головки оснащаются штатным либо специализированным кабельным вводом.

Термопары КТХА, КТХК, КТНН, КТЖК—01.06, 01.06У, 01.08, 01.16, 01.16У предназначены для измерения температуры жидких и газообразных химически неагрессивных сред, а также агрессивных, не разрушающих материал защитного чехла
В зависимости от модификации датчики могут быть снабжены приварным штуцером. Датчики без монтажных элементов, для установки на объект рекомендуется комплектовать штуцерами передвижными ЮНКЖ 031, 041 либо передвижными фланцами ЮНКЖ 030. При этом номинальное давление нормируется по используемому монтажному элементу. Датчики 01.08 можно комплектовать фланцами монтажными с резьбой ЮНКЖ 039.
Датчики температуры КТхх 01.16 высокотемпературного исполнения имеют составные жаростойкие чехлы. Составные чехлы рекомендуются для сокращения расхода жаростойкой трубы и снижения стоимости термопреобразователей. Из жаростойкого сплава ХН45Ю, сплава Kanthal АРМ или стали AISI 310 выполняется половина монтажной длины чехла от рабочего торца, а остальная (низкотемпературная) часть чехла изготавливается из нержавеющей стали 12Х18Н10Т или ее аналогов. Две части чехла свариваются аргоно-дуговой сваркой. Место сварки во время эксплуатации должно находиться при температуре не выше 700°С.
Датчики КТХА 01.06 и 01.16 в чехлах из жаростойкой стали AISI 310 рекомендуются для применения в температурных диапазонах до 1100°С взамен термопар в более дорогой защитной арматуре из сплавов ХН45Ю и Kanthal АРМ.
Датчики 01.06 и 01.16 имеют разборную конструкцию, возможна поставка отдельно термочувствительных элементов КТХА 01.01-006 для них. Датчики
01.06 и 01.16 могут изготавливаться в угловых исполнениях 01.06У и 01.16У с гибом 90°. Модификации 01.06У и 01.16У имеют неразборные конструкции.

Датчики могут иметь вид взрывозащиты 0ExiaIICT6 X или 1ExdIICT6 по ГОСТ 30852.10-2002 (кроме модификаций 21.06, 21.08, 21.16).

Датчики температуры — термопары КТХА, КТХК, КТНН-01.11 предназначены для измерения температуры газообразных сред, продуктов сгорания природного газа, газовых потоков в агрегатах компрессорных станций магистральных газопроводов при скорости потока газов перед защитным экраном рабочего конца датчика до 70 м/с. Датчики 01.11 имеют неразборную конструкцию. В модификации 01.11 с узлом коммутации в виде удлинительного провода кабельный термочувствительный элемент выведен за пределы защитной арматуры. Диаметр утоненной части (d1) равен 5мм (7 мм для КТХК с двумя рабочими спаями). Тип резьбы штуцера указывается в явном виде при заказе.
Термопары КТХА, КТХК, КТНН—01.14 предназначены для измерения температуры в пульсирующем потоке газообразной среды. Датчики 01.14 имеют разборную конструкцию, что обеспечивает возможность замены термочувствительного элемента. Штуцер приварен к защитному чехлу. Максимально допустимая скорость потока рассчитывается в зависимости от плотности и температуры измеряемой среды и не превышает 170 м/с.
Термопары КТхх модификации 01.15 предназначены для измерения температуры в доменном производстве колошникового и периферийного газов, кладки шахты доменной печи. Гайка предназначена для облегчения демонтажа изделия с объекта.
Датчики температуры КТХА, КТХК, КТНН-01.12 и 01.13 предназначены для измерения температуры в потоке газообразной среды, имеют уменьшенное время термической реакции по сравнению с 01.06, 01.08 и неразборную конструкцию.

Предельная скорость потока газообразной среды при эксплуатации датчиков модификаций 01.12 и 0.13 зависит от материала чехла датчика, монтажной длины и глубины погружения в подвижную среду, температуры среды и ее плотности.

Датчики могут иметь вид взрывозащиты 0ExiaIICT6 X или 1ExdIICT6 по ГОСТ 30852.10-2002.

Термопары КТХА, КТХК, КТЖК, КТМК- 01.17 с клеммной головкой предназначены для измерения температуры в камере смешения резиносмесителя.
Размеры фланца и монтажная длина могут быть изменены по техническому заданию Заказчика.
Датчики могут иметь вид взрывозащиты 0ExiaIICT6 X или 1ExdIICT6 по ГОСТ 30852.10-2002.

Датчики температуры — термопары КТХА, КТНН-01.19 предназначены для измерения температуры в расплаве алюминия и цветных металлов, а также в хлоридно-бариевых ваннах.
Для расплава алюминия и цветных металлов рекомендуется применять термопреобразователи с защитными чехлами из чугуна марки СЧ или керамики на основе нитрида кремния; для расплава хлорида бария – с защитными чехлами из стали 12Х18Н10Т.
Конструкции прямых термопреобразователей разборные, что позволяет заменять чехол термопреобразователя в процессе эксплуатации. Кабельный термочувствительный элемент частично армирован стальной трубой. При эксплуатации термопреобразователей температура в месте соединения чехла и монтажной арматуры не должна быть выше 800°С.
Ресурс термопреобразователя не нормируется и определяется скоростью растворения защитного чехла в термометрируемой среде.
По данным эксплуатации на различных предприятиях срок службы чехлов составляет:

• из керамики на основе нитрида кремния в расплавах алюминиевых сплавов от 8 до 12 месяцев;
• из чугуна в расплавах алюминиевых сплавов от 10 до 30 дней;
• из стали 12Х18Н10Т в расплаве хлорида бария от 10 до 30 дней.

Глубина погружения термопреобразователей в рабочую среду не должна превышать 80% от длины чехла.

Датчики температуры — термопары КТХА, КТНН-01.25 предназначены для измерения температуры жидких и газообразных сред химически агрессивных к материалу защитного чехла, имеют разборную конструкцию, состоящую из кабельного термочувствительного элемента (может поставляться отдельно) и жаростойкого защитного чехла.
Составной защитный чехол имеет цельноточеный наконечник с внутренним отверстием под термочувствительный элемент. Наконечник выполнен из жаростойкого сплава или жаростойкой стали. Ресурс датчиков температуры модификации 01.25 зависит от скорости коррозии наконечника вследствие химического и термического воздействия термометрируемой среды.
Две части чехла модификации 01.25 свариваются аргонодуговой сваркой. Место сварки во время эксплуатации должно находиться при температуре не выше 800°С.

Термопары КТХА, КТНН 01.20, 01.20У, 01.21, 01.23, 01.24 предназначены для измерения температуры высокотемпературных сред. Кабельный чувствительный элемент помещен в защитный чехол из газоплотной алюмооксидной керамики (К795) или карбида кремния (КК). Керамический защитный чехол частично армирован снаружи стальной трубой. Модификации 01.20 и 01.21 отличаются материалом металлической арматуры (12Х18Н10Т и AISI 310S соответственно). Допускается замена стали AISI 310S на 15Х25Т. Температура в зоне перехода от керамической части чехла к металлической в рабочих условиях эксплуатации не должна превышать: 800С – для модификаций 01.20 и 01.20У; 1000С – для модификаций 01.21.
Термопары в защитных чехлах из карбида кремния, обладающих повышенной износостойкостью, рекомендуется применять при наличии в измеряемой среде абразивных частиц, а также для измерения температуры расплава цинка. Термопреобразователи модификаций 01.20 и 01.21 могут комплектоваться термометрической вставкой КТхх 01.02-005 с бакелитовым клеммным блоком. Датчики модификаций 21.20 и 21.21 рекомендуется применять в технологических процессах, требующих повышенной точности измере- ния температуры, которая достигается за счет регулярного проведения калибровки или поверки. Они являются аналогами модификаций 01.20 и 01.21 и имеют те же технические характеристики.

Для монтажа термопар рекомендуется применять передвижные штуцера ЮНКЖ 031, ЮНКЖ 041 или фланцы монтажные передвижные ЮНКЖ 030. Для монтажа датчиков 01.23 применяют фланцы монтажные с резьбой ЮНКЖ 039.
Датчики могут иметь вид взрывозащиты 0ExiaIICT6 X или 1ExdIICT6 по ГОСТ 30852.10-2002 (кроме 21.20, 21.21).

Кабельная термопара представляет собой гибкую металлическую трубку с размещёнными внутри нее одной или двумя парами термоэлектродов, расположенными параллельно друг другу. Пространство вокруг термоэлектродов заполнено уплотненной мелкодисперсной минеральной изоляцией. Термоэлектроды кабельной термопары со стороны рабочего торца сварены между собой, образуя рабочий спай внутри стальной оболочки. Рабочий торец заглушен приваренной стальной пробкой. Свободные концы термоэлектродов подключаются к клеммам головки термопреобразователя или компенсационным проводам.

В соответствии со стандартом Международной электротехнической комиссии МЭК 61515 «Термопары и термопарные кабели с минеральной изоляцией» кабельные термопары производятся наружным диаметром от 0,5 до 8,0 мм с термоэлектродами образующими термопару типа T, J, E, K, N с номинальной характеристикой соответствующей стандарту МЭК 60584-1. В качестве изоляции используется мелкодисперсная окись магния или окись алюминия с чистотой не ниже 96%.

Высокая плотностьизоляции кабельной термопарыпозволяет навивать её на цилиндр радиусом, равным пятикратному диаметру кабеля, без изменения технических характеристик термопары. Например, термопару диаметром 3 мм можно навить на трубу диаметром 30 мм. При этом не происходит замыкания электродов между собой или с оболочкой. Надежная изоляция обусловлена технологией изготовления термопарного кабеля. Из окисимагния или алюминия методом сухого прессования изготавливают двухканальные бусы, в которые вставляют термоэлектроды, сборку помещают в трубу диаметром около 20 мм и многократно протягивают через фильеры, проводя промежуточный отжиг в среде водорода или аргона.

Одним из наиболее сложных и ответственных этапов в технологии изготовления термопары является сварка рабочего спая (спай термопары). В ПК «ТЕСЕЙ» сварка осуществляется в импульсном режиме на технологических установках лазерной сварки и специализированном сварочном агрегате. В процессе сварки, которая производится внутри оболочки кабеля, могут возникать технологические дефекты в сварном шве. Дефектом рабочего спая термопары является наличие в нем микротрещин, непровара, пор, свищей, утонения электродов. Указанные дефекты приводят к преждевременному разрушению рабочего спая, особенно при воздействии тепловых ударов и при эксплуатации термопар в режиме термоциклирования. Для контроля качества рабочего спая, специалистами компании «ТЕСЕЙ» изобретены, запатентованы и внедрены всерийное производство способ и устройство его реализующее, гарантирующие обнаружение дефектов при выходном контроле. Способ контроля основан на использовании явления Пельтье, не имеет аналогов и наряду с устройством применяется при выходном контроле кабельных термопар только на нашем предприятии.

Сравнительные испытания термопар типа ХА показали, что изменение термо-э.д.с. кабельной термопары наружным диаметром 3 мм (диаметр термоэлектродов 0.65 мм) при температуре 800°С за 10000 часов составляет примерно 2,5°С, тогда как у обычной термопары ТХА с термоэлектродами диаметром 3,2 мм оно достигает 3°С, а при диаметре электродов 0,7 мм превышает 200–250 мкВ (5-6°С) при тех же условиях (рис.6). Изменение термо-э.д.с. кабельных термопар в оболочке из высоко-никелевых сплавов при 980°С также вдвое меньше, чем у обычной термопары при той же температуре за 5000 ч. Изменение показаний проволочной термопары ТХА с электродами диаметром 3.2 мм достигает 11°С за 1000 ч при температуре 1093°С, а при 1200°С – 12,5°С за 200 ч. Повышенная стабильность кабельных термопар (рис. 7) объясняется затруднением окисления термоэлектродов из-за ограниченного количества кислорода внутри кабеля, а также дополнительной защитой термоэлектродов от воздействия рабочей среды металлической оболочкой и оксидом магния.

Ещё одним несомненным достоинством кабельных ТП является способность выдерживать большие рабочие давления. Преобразователи КТХК 02.01 (диаметр 3 мм, оболочка AISI 321) производства ПК «ТЕСЕЙ» с припаянной монтажной втулкой для уплотнения «шар по конусу» успешно эксплуатировались в реакторе высокого давления на комплексе полиолефинов “Пластполимер” (г. Санкт-Петербург) при давлении 150 МПа, температуре 100–300°С, скорость движения газа 9,2 м/с, колебания давления до 2,5 МПа.

Преимущества

• более высокие термоэлектрическая стабильность и рабочий ресурс по сравнению с проволочными термопреобразователями (в 2–3 раза);
• возможность изгиба, монтажа в труднодоступных местах, в кабельных каналах, при этом длина ТП может достигать нескольких сотен метров. Термопары можно приваривать, припаивать или просто прижимать к поверхности для измерения ее температуры;
• малый показатель тепловой инерции, позволяющий применять их для регистрации быстропротекающих процессов;
• универсальность применения для различных условий эксплуатации, хорошая технологичность, малая материалоемкость;
• способность выдерживать большие рабочие давления;
• изготовление на их основе термопреобразователей в защитных чехлах блочно-модульного исполнения, обеспечивающих дополнительную защиту термоэлектродов от воздействия рабочей среды и создающих возможность оперативной замены термочувствительного элемента.