Конструктивное оформление термопар

Конструктивное оформление термопар разнообразно и зависит главным образом от условий их применения. На рис. 2 показана термопара типичной конструкции. Как правило, горячий спай промышленных термопар изготовляется сваркой в пламени вольтовой дуги. Термопары платиновой группы свариваются без флюса, а остальные – под слоем флюса. Пайка применяется только при изготовлении нестандартных лабора­торных термопар из очень тонких проволок.

Независимо от конструкции термопара должна удовлетворять ряду требований. Изоляция термоэлектродов должна исключать возможность короткого замыкания и электрических утечек. Термоэлектроды должны быть защищены от механи­ческих повреждений и химического воздействия измеряемой среды. Удлиняющие провода должны быть надежно подклю­чены к термопаре.

Для электрической изоляции термоэлектродов обычно приме­няют фарфор в виде коротких одно- или двухканальных трубок, либо бус. Спай термопары остается голым и изолируется обычно фар­форовым наконечником, помещенным на дне защитной металли­ческой трубки. Изолированные электроды промышленных термо­пар помещаются в защитную трубку для предохранения от меха­нических повреждений и химического воздействия среды при высоких температурах. Защитная трубка ввинчивается в головку термопары, внутри которой укреплены две клеммы, соединенные с электродами термопары. Клеммы служат для присоединения концов термо­электродных проводов, для выхода которых головка термопары снабжена сбоку отверстием с коротким патрубком. Для агрессивных сред применяются защитные трубки из металлокерамики или стальные трубки, покрытые слоем туго­плавкой эмали. Холодные спаи каждой термопары укреплены под винтами фарфоровой контактной колодки. Соединительные провода выве­дены из арматуры термопары через специальные сальниковые уплотнения [1].

Рис. 2. Термопара в защитной арматуре с передвижным фланцем:

1 – горячий спай термопары; 2 – фарфоровый наконечник; 3 – защитная трубка; 4 – фарфоровые бусы; 5 – передвижной фланец для крепления термопары; 6 – корпус головки; 7 – фарфоровая колодка; 8 – винты для крепления колодки; 9 – зажимы; 10 – винты для крепления термоэлектродов в зажимах; 11 – винты для крепления про­водов; 12 – крышка; 13 – прокладка; 14 – штуцер для вывода; 15 – асбестовый шнур; 16 – винт для цепочки.

Виды стандартных термопар и диапазоны измеряемых температур

Градуировка термопар производится при постоянной температуре свободных концов (обычно при 0°С).

В соответствии с ГОСТ Р 8.585-2001 [3] известны следующие виды термопар (табл. 1).

Таблица 1.

Основные характеристики стандартных термопар

Обозначение термопары	Обозначение типа термопары	Класс допуска	Диапазон измерений, °С	Пределы допускаемых отклонений ТЭДС от НСХ ± ∆ t, °С
1	2	3	4	5
ТПП	S, R	2	От 0 до 600 Св. 600 до 1600	1,5 0,0025t
		1	От 0 до 1100 Св. 1100 до 1600	1,0 1,0+0,003(t-1100)
ТПР	B	3	От 600 до 800 Св. 800 до 1800	4,0 0,005 t
		2	От 600 до 800	0,0025 t
ТХК	L	3	От -200 до -100 Св. -100 до +100	1,5+0,01 | t | 2,5
		2	От -40 до +360 Св. 360 до 800	2,5 0,7+0,005 t
ТХКн	E	3	От -200 до -167 Св. -167 до +40	0,015| t | 2,5
		2	От -40 до +333 Св. +333 до 900	2,5 0,0075 t
		1	От -40 до +375 Св. +375 до 800	1,5 0,004 t
ТХА, ТНН	K, N	3	От -250 до -167 Св. -167 до +40	0,015| t | 2,5
		2	От -40 до +333 Св. +333 до 1300	2,5 0,0075 t
		1	От -40 до +375 Св. +375 до 1300	1,5 0,004 t
ТМК	T	3	От -200 до -66 Св. -66 до +40	0,015| t | 1,0
		2	От -40 до +135 Св. +135 до 400	1,0 0,0075 t
		1	От -40 до +125 Св. +125 до 350	0,5 0,004 t
ТЖК	J	2	От 0 до 333 Св. 333 до 900	2,5 0,0075 t
		1	От -40 до +375 Св. +375 до 750	1,5 0,004 t
ТМК	M	-	От -200 до 0 Св. 0 до 100	1,3+0,001| t| 1,0
ТВР	A-1, A-2, A-3	3	От 1000 до 2500	0,007 t
		2	От 1000 до 2500	0,005 t

*НСХ ­– номинальная статическая характеристика.

В табл. 2 приведены рекомендуемые рабочие среды для приведенных выше термопар, а также их дифференциальная чувствительность в указанных диапазонах температур [4].

Из табл. 2 следует, что универсальными термопарами являются: медь-константановая и железо-константановая, так как они являются наиболее стойкими к большинству сред. Первая не нашла широкого применения в промышленности из-за узкого диапазона температур в области выше 0С. Она используется, в основном, для измерения низких температур. Термопара типа J широко используется на Западе, но в России также не нашла широкого применения, по-видимому, из-за отсутствия производства высокочистого термоэлектродного железа. Кроме того, к недостаткам термопары можно отнести плохую коррозионную стойкость железного электрода и высокую чувствительность к деформации [4].

Таблица 2.