Во многих областях, таких как промышленное производство и научные исследования, термопары являются основными компонентами для измерения температуры. От рациональности их выбора напрямую зависит точность результатов измерения температуры, срок службы оборудования и эффективность производства. План научного выбора требует всестороннего учета многомерных факторов, таких как температурный диапазон, условия использования, требования к точности, скорость реакции и т. д., чтобы термопары могли стабильно функционировать в сложных рабочих условиях.
1、 В зависимости от температурного диапазона ядра, соответствует типу маркировки деления.
Диапазон температур является основной основой для выбора термопар, а термопары с разными номерами деления имеют свои собственные температурные диапазоны из-за различий в материалах.
Термопара типа К является наиболее широко используемым типом в промышленных сценариях с диапазоном измерения температуры от -200 ℃ до 1300 ℃. Он обладает хорошей стабильностью, высокой точностью, низкой ценой и высокой стойкостью к окислению в средах ниже 800 ℃. Он может удовлетворить большинство обычных потребностей в измерении температуры при выплавке стали, печах термической обработки, химических реакторах и т. д., занимая долю рынка более 90%. Если требуется долгосрочный мониторинг в условиях высокой температуры от 400 ℃ до 1300 ℃, термопары N-типа являются лучшим выбором. Они имеют лучшую высокотемпературную стабильность, чем термопары типа К, более высокую стойкость к окислению и возможность повторного использования, но имеют большие нелинейные погрешности в диапазоне от -200 ℃ до 400 ℃, более сложны в обработке и дороги.
Для прецизионных низкотемпературных измерений ниже 300 ℃, например, в логистике холодовой цепи и лабораторном низкотемпературном контроле, термопары Т-типа являются идеальным выбором. Они имеют чрезвычайно высокую точность в условиях низких температур, но склонны к повреждению от окисления, когда температура превышает 300 ℃. В диапазоне низких и средних температур от -200 ℃ до 900 ℃, если требуется высокая точность, термопара E-типа с ее высокой чувствительностью может обеспечить более точные данные измерений.
Когда речь идет о высоких температурах и высокоточных требованиях выше 1000 ℃, основное внимание уделяется термопарам S-типа, R-типа и других драгоценных металлов. Термопара S-типа изготовлена из платины платины-родия 10 и может использоваться в течение длительного времени при температуре 1300 ℃ с высочайшей точностью. Он обычно используется при калибровке научных исследований, высокотехнологичном производстве и других сценариях, требующих строгих требований к данным о температуре; Термопары R-типа имеют характеристики, аналогичные термопарам S-типа, с лучшей стабильностью и воспроизводимостью, но относительно реже используются в Китае. Если верхний предел измерения температуры должен достигать 1600 ℃, термопара типа B (платина-родий 30-платина-родий 6) является первым выбором. Он может сохранять стабильность в условиях высоких температур без компенсации холодного конца и подходит для сценариев экстремально высоких температур, таких как обжиг керамики и производство стекла.
2. В сочетании с условиями использования обеспечивают долговечность и стабильность.
Сложность промышленных сред создает серьезную проблему для долговечности термопар, и при выборе необходимо полностью учитывать такие факторы, как атмосфера использования, коррозия и электромагнитные помехи.
В сильных окислительных средах, таких как высокотемпературные печи и камеры сгорания, термопары S-типа, B-типа и K-типа обладают значительными преимуществами в стойкости к окислению и могут стабильно работать в течение длительного времени; В слабоокислительных или восстановительных средах для условий эксплуатации больше подходят термопары J-типа и Т-типа. Если в окружающей среде присутствуют сильно агрессивные газы или жидкости, обычные термоэлектрические диполи могут быть повреждены. В этом случае можно выбрать термопары со специальным покрытием или термопары с минеральной изоляцией. Хотя первоначальная стоимость высока, они обладают высокой коррозионной стойкостью и сроком службы более 5 лет при более низких общих затратах.
Для мест с сильными электромагнитными помехами, например подстанций и вблизи высокочастотного оборудования, следует выбирать термопары с противоинтерференционными структурами, чтобы уменьшить влияние электромагнитных сигналов на термоэлектрическую передачу. В таких сценариях, как сильная вибрация и сосуды под высоким давлением, предпочтительны бронированные термопары с высокой механической прочностью. Их металлические защитные рукава эффективно противостоят внешним воздействиям, а гибкие характеристики делают их пригодными для установки в сложных пространствах.
3、 Оптимизация структурной формы на основе скорости отклика и объекта измерения.
Различные сценарии измерения температуры предъявляют разные требования к скорости срабатывания и конструктивной форме термопар. В сценариях, где требуется высокая скорость отклика для высокоскоростного измерения температуры воздушного потока, измерения температуры сварочного процесса и т. д., лучшим выбором являются тонкопленочные термопары или термопары с открытым спаем, поскольку они могут определять изменения температуры за миллисекунды. Термопары с проводами большего диаметра могут иметь более медленный отклик, но они обладают большей долговечностью и подходят для сценариев, которые не требуют высоких скоростей изменения температуры, но требуют длительной стабильной работы.
Если объект измерения является движущимся или вибрирующим объектом, термопара должна иметь достаточную механическую прочность, а структурные характеристики бронированной термопары могут точно соответствовать этому требованию; Для сред с химическим загрязнением термопары должны быть оснащены защитными трубками для предотвращения коррозии компонентов измерения температуры; При наличии сильных электрических помех термопары с высоким уровнем изоляции могут эффективно предотвратить искажение сигнала.
4、 Обратите внимание на баланс между точностью и стоимостью и добейтесь максимальной экономической эффективности.
Требования к точности являются важным фактором при выборе, а также учитывают контроль затрат. Для таких сценариев, как научно-исследовательские эксперименты и высокотехнологичное производство, требующее чрезвычайно высокой точности, термопары S-типа, R-типа и других драгоценных металлов, хотя и дороги, могут обеспечить высочайший уровень точности измерений; В обычном промышленном производстве точность термопар типа К и N уже может соответствовать требованиям и иметь более высокую экономическую эффективность.
В высокотемпературных агрессивных средах, если процесс допускает погрешность измерения ± 1 ℃, можно выбрать стандартные продукты; Если требуется высокая точность ± 0,5 ℃, следует выбирать модели высокого класса. Кроме того, модульная конструкция термопар облегчает замену компонентов измерения температуры на месте, снижает затраты на техническое обслуживание во время простоев и является более экономичной с точки зрения полного жизненного цикла.
5. Следуйте техническим спецификациям, чтобы обеспечить соответствие требованиям при установке и использовании.
В процессе выбора также необходимо строго следовать соответствующим техническим характеристикам. Номинальное давление термопары относится к статическому внешнему давлению, которое защитная трубка может выдержать при рабочей температуре, и соответствующий уровень давления должен выбираться в соответствии с фактическими условиями работы; Минимальная глубина введения не должна быть менее 8-10 наружных диаметров защитной втулки для обеспечения точности измерений; Что касается сопротивления изоляции, оно не должно быть менее 5 МОм при комнатной температуре, а соответствующие требования к изоляции должны соблюдаться и при высоких температурах.
В то же время следует обратить внимание на правила кодирования моделей термопар, уточняя такие параметры, как номер деления, класс взрывозащиты, класс точности, форма установки и крепления, а также материал защитной трубки, чтобы гарантировать, что выбранный продукт полностью соответствует фактическим потребностям.
6、 Типичный справочник по выбору сценария
Также имеются соответствующие рекомендуемые решения по выбору термопар в типичных сценариях различных отраслей промышленности. В процессах порошкового покрытия и запекания краски диапазон температур обычно составляет от 150 ℃ до 260 ℃. Выбор термопары типа K с изоляционной коробкой на 300 градусов может удовлетворить этим требованиям; Температура пайки оплавлением и волновой пайки составляет около 300 ℃. Для мониторинга в реальном времени рекомендуется использовать беспроводные термопары типа К; Стабильность термопар N-типа больше подходит для долгосрочного мониторинга, когда температура процесса вакуумного нанесения покрытия находится в пределах 300 ℃; В высокотемпературных сценариях, таких как обжиг эмали и спекание керамики, температура может достигать от 750 ℃ до 1000 ℃, а термопары S-типа или N-типа могут предоставлять точные данные измерений при высоких температурах.
Короче говоря, выбор термопары — это систематический проект, который требует всестороннего анализа различных факторов, чтобы выбрать наиболее подходящий продукт и обеспечить надежную поддержку измерения и контроля температуры.