Какие виды термопаров?

Термопарная проволока продается по букве. K, J, T, E, N, R, S и B — это восемь буквенных обозначений, широко используемых в промышленности, и каждое из них представляет собой опубликованное сочетание двух различных металлов со своей собственной таблицей напряжений, своим собственным температурным диапазоном и своей собственной допустимой погрешностью. Буква — это единственное, что нужно прибору, чтобы преобразовать милливольты в температуру, поэтому она является первой строкой в любой спецификации.

Что фиксирует буква и что она оставляет открытым

Буква отвечает сразу на четыре вопроса: какие два сплава находятся внутри, для какого температурного диапазона была охарактеризована пара, какая погрешность допускается для новой проволоки и какого цвета должна быть изоляция. Эти четыре причины существования букв, потому что покупатель в одной стране и прибор в другой могут договориться о показаниях, не обмениваясь таблицами.

Буква не отвечает на вопрос, где может использоваться эта проволока. Номинальный диапазон в техническом описании — это диапазон, в котором ведет себя пара, и это не предел установки. Калибр проводника, изоляция, оболочка и атмосфера — все это снижает температуру сверху, и это принадлежит покупателю, поскольку стандарт ничего об этом не говорит.

Восемь типов букв

Четыре из восьми — это пары из неблагородных металлов, основанные на никеле, железе и меди, а четыре — это пары из благородных металлов, основанные на платине и родии. Две группы сильно различаются по цене и ведут себя по-разному, и это первое, что нужно знать.

Три факта об этой таблице заслуживают выделения, потому что каждый из них меняет решение. Тип E имеет самый высокий выходной сигнал среди всех стандартных типов, поэтому небольшое изменение температуры дает больший сигнал, и прибор работает легче; именно поэтому он чаще встречается на испытательных стендах, чем в общем технологическом оборудовании. Тип B имеет самый низкий выходной сигнал из восьми, и в его опубликованных данных отмечается, что он показывает одинаковые показания при 0 °C и 42 °C, поэтому его нельзя использовать при низких температурах. А тип K охватывает самый широкий диапазон среди типов из неблагородных металлов, что является основной причиной того, что он является стандартным.

Пары вольфрам-рений намеренно отсутствуют в этой таблице. Типы C и D используют W5Re/W26Re и W3Re/W25Re соответственно, и они не являются буквенными обозначениями в том же смысле: они охватываются стандартом ASTM E1751, руководством по комбинациям без буквенных обозначений, и они находятся за пределами таблиц с буквенными обозначениями. Спецификация, требующая вольфрамовую пару, отличается от той, которая требует букву.

Диапазон в техническом описании — это не диапазон в эксплуатации

Для пары сплавов указан номинальный диапазон. Опубликованные верхние пределы ниже приведены для защищенных термопар в закрытой гильзе, и они различаются в зависимости от калибра проводника. Тот же тип, который на бумаге рассчитан на 1 250 °C, для самого тонкого указанного калибра рассчитан на 760 °C.

Существует также второй диапазон, который вызывает споры. Таблицы допуска не охватывают полный номинальный диапазон. Согласно ASTM E230, опубликованные пределы применяются к типу J от 0 до 760 °C, типам K и N от 0 до 1 260 °C, типу T от 0 до 370 °C, типу E от 0 до 870 °C, типам R и S от 0 до 1 480 °C и типу B от 870 до 1 700 °C. Вне этих диапазонов проволока не закупается по опубликованному пределу, независимо от номинального диапазона, и процентные значения применяются к показаниям выше нуля.

Допуск: две системы, два набора чисел

Европа и Северная Америка описывают одну и ту же проволоку на разных языках, и они не взаимозаменяемы в заказе на поставку. Северная Америка использует классы, называемые стандартными и специальными пределами, и цитирует каждый как большую из фиксированного числа градусов или процента от показания. IEC 60584 сортирует проволоку по классам, пронумерованным 1, 2 и 3, и цитирует каждый против температурного диапазона.

Фраза «большее из» имеет большее значение, чем кажется. Стандартный тип K, показывающий 500 °C, может отличаться на±3,75 °C, потому что 0,75 % от 500 больше, чем фиксированные 2,2 °C; проволока специального класса при той же точке может отличаться на 2,0 °C. Ниже примерно 293 °C фиксированное значение берет верх и управляет вместо этого. Таким образом, погрешность, на которую покупатель имеет право, не является постоянной, а заявление о точности, которое не указывает температуру, не является заявлением вообще.

Две дальнейшие ловушки заключаются в сравнении. Тип J охватывается до 750 °C по IEC и 760 °C по ASTM, поэтому техническое описание, написанное по одному стандарту и прочитанное по другому, будет выглядеть неправильно на 10 °C. А классы IEC представляют собой диапазоны, поэтому одна и та же проволока класса 2 имеет два разных числа в зависимости от того, где в ее диапазоне она используется. Когда проволока цитируется, стандарт должен быть указан рядом с классом или сортом, иначе число ничего не значит.

Цветовая маркировка и ошибка, которую она вызывает

Цвет изоляции предназначен для идентификации типа без чтения печати, и два стандарта, лежащие в его основе, не совпадают. Согласно ANSI MC96.1 и ASTM E230, отрицательный проводник всегда красный, а положительный проводник имеет цвет типа. Согласно IEC 60584, отрицательный проводник вместо этого белый, что меняет каждую пару.

Желто-красный кабель типа K в североамериканской панели и зелено-белый на импортном оборудовании — это одна и та же термопара на двух диалектах. Из этого следуют две ошибки, и обе совершаются на клеммах, а не на чертежной доске. Первая — это полярность: изменение порядка проводов пары инвертирует показания, и результат выглядит как проблема калибровки. Вторая — это удлинительный кабель. Каждое соединение между разнородными металлами добавляет свое собственное напряжение, поэтому обычный медный кабель, проложенный между датчиком и прибором, вводит соединения, которых никогда не было в расчете. Удлинительный кабель должен соответствовать буквенному типу на всем протяжении, и стандарт должен быть указан при заказе кабеля.

Что не так с каждым типом

Ни один тип не выходит из строя случайным образом. Каждый имеет известную слабость, и большинство из них проявляются в изменении показаний, при этом ничего видимого не сломано.

Выбор типа по пяти проверкам

Порядок проверок имеет значение, потому что первые две исключают типы, а остальные только выбирают из оставшихся.

1. Температурный диапазон. Выберите тип, номинальный диапазон которого оставляет запас выше пика, затем уменьшите его для калибра, изоляции и оболочки. Номинальная цифра — это отправная точка, а не ответ.
2. Атмосфера. Окислительные условия подходят для K, N, R и S. Вакуум, инертные и восстановительные условия подходят для J. Влага благоприятствует T и исключает J. Водород и восстановительные газы исключают платиновые типы.
3. Точность. Решите, достаточно ли стандартных пределов, прежде чем оценивать специальный сорт, и помните, что результат так же хорош, как и обработка опорного соединения и лежащий за ним прибор.
4. Прибор и кабель. Контроллер, передатчик или регистратор должны быть настроены на точную букву, а удлинительный кабель должен соответствовать ей до клемм.
5. Стандарт цвета. Убедитесь, соответствует ли местоположение цветам ANSI или IEC, прежде чем резать проволоку.

Эти пять проверок дают краткую спецификацию, и спецификация — это то, что должно содержаться в заказе.

Вопросы, которые задают покупатели

Какой тип термопары является наиболее распространенным?

Тип K, с большим отрывом. Он охватывает самый широкий диапазон среди типов из неблагородных металлов, является самым дешевым из четырех пар общего назначения, и почти каждый контроллер и передатчик поддерживает его из коробки. Что его исключает, так это атмосфера: он является неправильным выбором в вакууме или в печи, которая чередуется между окислительными и восстановительными условиями.

Какой тип является наиболее точным?

Типы R и S, на бумаге. Их специальные пределы составляют ±0,6 °C или 0,1 % от показания, самые жесткие из восьми, и тип S часто используется в качестве эталона. Среди типов из неблагородных металлов тип T является самым жестким при ±0,5 °C или 0,4 %, что является одной из причин его использования для холодной цепи и лабораторных работ. Точность на бумаге — это не точность в полевых условиях: опорное соединение, удлинительный кабель и прибор — все добавляют погрешность.

Что означает цвет термопарной проволоки?

Если вы знаете, по какому стандарту она была окрашена. По ANSI отрицательный проводник красный, а положительный проводник имеет цвет типа, поэтому пара типа K — желто-красная. По IEC отрицательный проводник белый, и та же пара типа K — зелено-белая. Пара, которая выглядит незнакомой, скорее всего, относится к другому стандарту, чем неправильный датчик.

В чем разница между стандартными и специальными пределами?

Допустимая погрешность, и примерно половина ее. Для типа K стандартный предел составляет ±2,2 °C или 0,75 %, а специальный предел — ±1,1 °C или 0,4 %, в зависимости от того, какая из двух цифр больше при данной температуре. IEC описывает ту же проволоку с номерами классов вместо сортов, и номера немного отличаются, поэтому стандарт должен быть указан в заказе.

Могу ли я заменить тип N на тип K?

Не без изменения остальной части контура. Тип N был разработан как более стабильная альтернатива K при длительном нагреве, и он имеет те же опубликованные пределы, но это другая пара сплавов с другой таблицей напряжений. Передатчик, контроллер или регистратор должны быть настроены на N, а удлинительный кабель также должен быть типа N, иначе показания будут считываться по неправильной таблице.

Почему одна и та же проволока имеет два разных температурных предела?

Потому что номинальный диапазон описывает пару сплавов, а рабочий предел описывает установку. Пара типа K характеризуется в диапазоне от −200 до 1 250 °C, но опубликованный верхний предел для защищенной термопары падает с 980 °C для 20 AWG до 760 °C для 30 AWG, а таблицы допусков ASTM охватывают более узкий диапазон, чем номинальный диапазон в каждом случае. Применимый предел — самый низкий из трех.

Резюме

Восемь буквенных типов — это сокращение для четырех вещей одновременно: пара сплавов, диапазон, для которого была охарактеризована пара, допустимая погрешность и цвет изоляции. Тип K — это стандартный универсальный тип, T и E охватывают холодный конец и конец с высоким разрешением, N — более стабильный тип из неблагородных металлов выше 1 000 °C, а R, S и B занимают крайние положения по цене платины. Буква не определяет предел в эксплуатации, который определяется калибром, конструкцией и атмосферой.

DLX Alloy производит никелевые сплавы в Чанчжоу, Цзянсу с 2002 года, на площадке площадью 12 000 м², имеющей сертификат ISO 9001 и аудит SGS. Термопарная проволока поставляется в восьми вышеуказанных буквенных типах, в виде неизолированного провода и минерально-изолированного кабеля: отправьте тип, сорт или класс, диапазон и конструкцию для подтверждения котировки.

Ссылки

1. ASTM E230/E230M, таблицы температур-ЭДС для стандартизированных термопар. Источник пределов погрешности, диапазонов, к которым применяются эти пределы, и цветовой маркировки в форме ANSI.
2. IEC 60584-1, термопары: спецификации ЭДС и допуски. Источник системы классов и таблицы допусков.
3. IEC 60584-3, термопары: удлинительные и компенсационные кабели, допуски и система идентификации. Источник цветовой маркировки IEC и белого отрицательного провода.
4. ANSI MC96.1, термопары для измерения температуры. Источник цветовых обозначений ANSI, в которых отрицательный проводник красный для каждого типа.
5. ASTM E1751/E1751M, руководство по таблицам температур-ЭДС для комбинаций термопар без буквенных обозначений. Источник положения пар вольфрам-рений, типов C и D, за пределами буквенных обозначений.
6. TE Connectivity, сравнение типов термопар. Источник торговых наименований, диапазонов применения, таблиц проектных спецификаций и рекомендуемых верхних пределов по калибру провода.
7. Опубликованная таблица типов термопар и сравнение допусков, Tripoint Technical Services. Источник пределов погрешности по сортам, рабочего примера правила «большее из», сравнения цветов ANSI и IEC, а также режимов отказа по типам.
8. Данные о продукте, хранящиеся в DLX Alloy. Источник поставляемых форм.

Приведенные цифры — это опубликованные значения для новой проволоки, а не пределы приемки. Партия термопар принимается по заказанному типу, сорту или классу, диапазону и конструкции, а цифры допуска описывают только новую проволоку: они ничего не говорят о дрейфе после эксплуатации датчика, что является вопросом калибровки.