접촉식 온도 센서

니플은 튜브 섹션의 양쪽 끝에 같은 패밀리의 플랜지로 만들어집니다. (양쪽 끝에 다른 플랜지 패밀리로 제조된 피팅을 하이브리드 어댑터라고 합니다.) 스트레이트 니플은 튜빙의 스트레이트 섹션 양쪽 끝에 같은 크기의 플랜지로 제조됩니다. 리듀서 니플은 양쪽 끝에 다른 크기의 플랜지(같은 패밀리)가 있습니다.

3피스 유니온은 위험 지역에서 도관 파이프와 상자 또는 다양한 기기 사이의 접합부에 사용해야 합니다. 유니온은 세 개의 독립적인 조각으로 구성되어 있으며, 같은 조각을 서로 돌려서 조일 수 있습니다.

종료 스타일에는 두 가지 유형이 있습니다.

• 금속 플러그 및 소켓 연결
• 표준 및 소형 열전대 커넥터

열전대의 열전선과 연장 케이블의 열전선 사이의 연결은 비보상 수컷 및 암컷 커넥터를 통해 이루어집니다. 이러한 커넥터의 금속 본체와 케이싱은 스크리닝 연속성과 양호한 온도를 보장합니다.

표준 및 미니어처 커넥터는 열전대 센서와 연장 또는 보상 케이블을 서로 연결하는 데 이상적입니다. 핀은 잘못된 연결을 방지하기 위해 분극되어 있으며 커넥터 본체에는 극성이 추가로 표시됩니다. 이러한 커넥터는 ANSI, IEC 등과 같은 특수 표준에 따라 색상 코딩이 있습니다.

Thermowell은 부식성 매체, 물리적 충격(예: 용광로의 클링커) 및 고압 가스 또는 액체와 같은 불리한 작동 조건으로부터 온도 프로브를 보호합니다. 또한 이를 사용하면 프로세스를 열 필요 없이 빠르고 쉽게 프로브를 교체할 수 있습니다.

온도 감지 소자를 삽입하도록 설계된 폐쇄형 재진입형 튜브이며, 용기에 압력이 가해지지 않도록 부착할 수 있는 수단이 마련되어 있습니다.

온도 센서는 일반적으로 단단한 막대 형태로 만들어지며 흐름, 고압 및 열악한 환경으로부터 온도 센서를 보호하도록 설계되었습니다.

일하고 있는:

• Thermowell은 파이프에 숨겨져 있어 거의 보이지 않습니다. Thermowell은 파이프, 탱크 또는 섬프에 영구적으로 배치되어 온도 측정 프로브를 파이프에 삽입하여 내용물 온도를 측정할 수 있습니다.
• 용접과 브레이징은 밀봉이 필요한 설치에 중요합니다. 파이프 나사산은 기계적 강도를 제공하고 용접 또는 브레이징은 밀봉을 제공합니다.
• 온도 센서 조립품을 써모웰이나 공정에 직접 설치하려면 황동 또는 스테인리스 스틸 피팅을 사용해야 합니다. 피팅에는 다양한 나사산 유니언, 베이어닛 캡(및 어댑터) 및 플랜지가 포함됩니다.
• 조절식 압축 피팅은 프로브에 직접 사용되어 공정에서 필요한 삽입 길이를 확보하고 프로브가 보호관에 적절히 덮이도록 보장합니다.

• 온도 범위 및 사용 환경(부식성, 산화성 등)에 맞게 보호관 재질을 선택하세요.
  • 이러한 우물은 SS304, SS316, HRS446, 인코넬, 모넬, 세라믹 등 다양한 재료로 만들어질 수 있습니다.
• Thermowell의 구조에 따라 (Steeped Shank, Straight Shank, Tapered Shank)
  • 가파른 섕크 - 더 빠른 반응 시간과 더 낮은 저항력을 제공합니다.
  • 스트레이트 섕크 - 매우 강력하지만 반응 속도가 느리고 유체 흐름에 대한 저항력이 높습니다.
  • 테이퍼형 섕크 - 우수한 반응 시간과 강도를 제공합니다.
• Thermowell 삽입 길이
  • 최상의 온도 측정 정확도를 위해 "U" 치수는 측정 장비의 온도 감지 부분 전체가 측정되는 매체로 돌출될 수 있을 만큼 길어야 합니다.
    액체 온도 측정: 1인치 이상.
    가스 온도 측정: 3인치 이상.
• 진동에 대한 저항성.
  • 우물을 지나 흐르는 유체는 난류 후류(폰 카르만 트레일)를 형성하는데, 이는 우물의 직경과 유체의 속도에 따라 명확한 주파수를 갖습니다.
  • 써모웰은 웨이크 주파수가 써모웰 자체의 고유 주파수와 결코 같지 않도록 충분한 강성을 가져야 합니다. 웰의 고유 주파수가 웨이크 주파수와 일치한다면 웰은 진동하여 파괴되고 깨질 것입니다.
• 과도한 압력, 저항력, 고온, 부식, 진동으로 인해 발생하는 Thermowell 고장을 방지하려면 응용 프로그램을 기반으로 Thermowell 계산을 실행하는 것이 좋습니다.
  • 최대 작동 온도
  • 최대 작동 압력
  • 유체(기체 또는 액체) 속도
  • 유체 밀도.

Thermowell은 부식성 매체, 물리적 충격(예: 용광로의 클링커) 및 고압 가스 또는 액체와 같은 불리한 작동 조건으로부터 온도 프로브를 보호합니다. 또한 이를 사용하면 프로세스를 "개방"할 필요 없이 빠르고 쉽게 프로브를 교체할 수 있습니다. 주요 적용 분야는 다음과 같습니다.

• 보호관은 열전대에 사용됩니다
• 고압 응용 분야에서 무결성을 보장합니다.
• 저압 응용 분야에서는 더 작은 우물이 사용됩니다.
• 직선 우물은 부식성 및 침식성 환경에서 사용됩니다.
• 온도 변화에 대한 빠른 대응이 필요한 적용 분야에서는 팁을 줄인 포켓을 제작할 수 있습니다.

일체형 써모웰은 설계에 따라 가장 높은 공정 부하에 적합합니다. 따라서 석유화학 산업에서는 이제 일체형 써모커플이 거의 독점적으로 사용됩니다.

덮개 소재는 연강 및 스테인리스강에서 내화성 산화물(세라믹) 및 희귀 금속을 포함한 다양한 이국적인 소재에 이르기까지 다양합니다. 센서 인서트는 센서와 단자 베이스로 구성된 제작 장치입니다. 센서는 일반적으로 직경이 6mm 또는 8mm인 스테인리스강 인서트 튜브에 수용된 다음 실제 보호 튜브에 삽입됩니다. 인서트 팁과 덮개 끝 사이의 물리적 접촉이 있는 양호한 덮개는 양호한 열 전달을 보장하는 데 필수적입니다. 스프링 접촉은 이 접촉을 유지하기 위해 단자 베이스에 사용됩니다. 이 배열은 필요할 때마다 센서를 쉽게 교체할 수 있도록 합니다.

일반적으로 보호 튜브에는 두 가지 유형이 있습니다.

• 금속 보호 튜브
• 비금속 보호 튜브

금속 튜브, 가장 일반적으로 스테인리스 스틸은 기계적 이점과 더 높은 열 전도성을 가지고 있으며, 일반적으로 열 충격에 면역이 있습니다. 금속 덮개는 최대 1150ºC의 온도에서 사용할 수 있습니다. 센서나 제품이 고온에서 오염되는 것을 방지하기 위해 고순도가 필요할 때 세라믹이 더 우수합니다.

세라믹 덮개의 주요 적용 범위는 1000~1800ºC입니다. 이들은 매체와 직접 접촉하거나 열전대를 실제 금속 보호 튜브에서 분리하기 위한 기밀 내부 덮개로 사용될 수 있습니다. 이들은 굽힘 응력으로 인한 변형이나 파손을 방지하기 위해 1200ºC 이상에서 매달린 위치에 장착해야 합니다. 미세 균열조차도 열전대의 오염으로 이어져 드리프트나 고장을 일으킬 수 있습니다. 재료의 벽 두께도 중요합니다. 얇은 벽의 튜브는 두꺼운 벽 두께보다 바람직합니다. 뜨거운 용광로에서 빠르게 꺼낼 때 지나치게 빠른 온도 변화가 주어지면 균열이 자주 발생합니다.

• 금속 보호 튜브는 304 SS, 321 SS, Inconel 600, Inconel 825, UMCO, Kanthal A1, Hastelloy B, Monel, Platinum, Titanium, Tantalum, Molybdenum 등과 같은 다양한 유형의 금속으로 구성됩니다.
• 작동 온도 범위는 250ºC~2200ºC입니다.
• 금속 보호 튜브는 내열성이 매우 뛰어납니다.
• 첨부한 스크린샷에서는 이 이미지도 잘려 나와 있으니 가장 적합한 이미지 크기를 알려주시겠습니까?

• 비금속 관은 내화성 산화물 재결정 알루미늄 산화물, 실리콘 카바이드, 실리콘 질화물, 세라믹 관, 석영, 텅스텐 카바이드 등과 같은 여러 유형의 비금속으로 구성됩니다.
• 작동 범위는 300ºC ~ 1700ºC입니다.
• 화학적 공격에 대한 저항성이 우수합니다. 기계적 강도는 좋지만 열 충격은 피해야 합니다.
• 산과 알칼리에 대한 부식성이 낮습니다.

프로세스와의 연결에 따라

• 스레드
• 소켓용접
• 플랜지 용접

그들의 생산 방법에 따르면

• 제작된 Thermowell
• 바 스톡 써모웰
• 반스톤 써모웰

제작된 써모웰은 공정에서 단단한 용접 팁으로 밀봉된 튜브로 제조됩니다. 즉, 써모웰의 스템은 튜브로 제조되고 팁은 별도로 만들어지며, 이 두 부분은 적절한 용접 공정을 활용하여 용접됩니다. 플랜지도 용접 공정을 통해 이 조립품에 결합됩니다. 제작된 써모웰은 일반적으로 낮음에서 중간 공정 부하에 권장됩니다. 파이프 또는 용기에 대한 연결은 나사산, 플랜지 또는 용접을 통해 이루어질 수 있습니다. 제작된 써모웰에 사용되는 표준 나사산은 NPT, BSP(Pl), BSP(Tr), API 및 미터법 나사산입니다. 나사산 크기는 응용 분야에 따라 달라집니다. 표준 크기는 1/8인치에서 2인치입니다. 온도 변화에 대한 빠른 대응이 필요한 응용 분야의 경우 제작된 포켓에 팁을 줄여 장착할 수 있습니다.

이러한 써모웰 본체는 단단한 막대 재고에서 가공 및 드릴링됩니다. 그 결과 용접되지 않은 방수 장치가 됩니다. 이 침지 팁은 스템과 함께 동일한 소재로 만들어집니다. 이러한 유형의 써모웰에서는 스템과 팁 생산에 용접 공정이 필요하지 않습니다. 플랜지는 요구 사항에 따라 용접할 수 있습니다. 막대 재고 써모웰은 "솔리드 드릴링 써모웰"이라고도 합니다. 일체형 써모웰은 완전한 요소 또는 막대 재고에서 제조됩니다. 일체형 써모웰은 설계에 따라 가장 높은 공정 부하에 적합합니다. 따라서 국제적으로 또는 석유화학 산업에서 일체형 열전대는 현재 거의 독점적으로 사용됩니다. 파이프 또는 용기에 대한 연결은 나사산, 플랜지 또는 용접을 통해 이루어질 수 있습니다. 표준 나사산은 NPT, BSP(P), BSP(Tr), API 및 미터법 트레드입니다. 나사산 크기는 응용 분야에 따라 다르지만 3/4인치와 1인치가 일반적입니다.

반스톤 써모웰, 스템, 팁, 플랜지의 하위 파트에서 이 세 가지는 모두 단일 막대 또는 막대 재료를 사용하여 준비됩니다. 써모웰의 이 세 가지 부분에는 용접이 필요 없습니다. 플랜지 하위 파트는 이러한 유형의 써모웰에서 개스킷 역할을 합니다. 이 하위 파트에서 플랜지는 요구 사항에 따라 사용됩니다.

테이퍼드

외부 직경은 침지 길이를 따라 점차 감소합니다. 고속 응용 분야에 사용됩니다.

플랫 팁

한쪽 끝은 평평한 표면을 가지고 있습니다. 저압 응용 분야 또는 써모웰 주변의 흐름 특성이 중요하지 않은 곳에서 사용됩니다.

돔형 팁

이러한 온도계는 온도계의 한쪽 끝에 반구형 팁이 있습니다. 고압 응용 분야나 온도계 주변의 흐름 특성이 중요한 경우에 사용됩니다. 이는 표시기의 감도나 정확도를 잃지 않으면서도 높은 수준의 기계적 강도를 보장합니다.

구형 팁

구형 팁의 경우, 118ºC의 팁 각도를 가진 특수 드릴이 사용되어 써모웰을 생산합니다. 균일한 벽 두께를 달성하기 위해 팁은 볼 모양 또는 구형입니다. 고압 응용 분야 또는 써모웰 주변의 흐름 특성이 중요한 경우에 사용됩니다. 이를 통해 지표의 감도나 정확성을 잃지 않으면서도 높은 수준의 기계적 강도를 보장합니다.

섕크 건설

• Q 차원: 프로세스 연결 또는 플랜지의 뜨거운 쪽에 있는 웰의 섕크의 가장 두꺼운 부분입니다. 보어 크기와 프로세스 연결 크기에 따라 달라집니다.
• 보어 크기 써모웰의 내경. 즉, 써모웰 또는 보호 튜브의 내부 원통형 공동의 직경입니다. 표준 보어 크기는 6.5mm, 8.5mm입니다.
• 침지("U") 길이: 장착 나사산, 플랜지, 부싱 등 아래의 보호 튜브 또는 보호 튜브의 길이로, 프로세스 영역으로 확장됩니다. "U" 길이는 프로세스 연결부 하단에서 보호 튜브 끝까지 측정됩니다.
• 지연 확장("T") 길이: 표준 헤드 길이 외에 온도계의 헤드에 접근이 가능하고, 이를 통해 탐침을 단열재나 벽을 관통할 수 있도록 하는 데 필요한 온도계의 길이입니다.
• 내부 장착 나사산: 온도 장치를 부착하기 위한 온도 조절기 내부의 나사산과 온도 조절기 조립체용 니플 연장부입니다.

얼굴 들어올리기 (RF)

Raised Face 유형은 가장 많이 적용되는 플랜지 유형이며 쉽게 식별할 수 있습니다. 가스킷 표면이 볼팅 서클 면 위로 올라와 있기 때문에 Raised Face라고 합니다.

링 타입 조인트(RTJ)

RTJ 플랜지는 표면에 홈이 파여 있으며, 스틸 링 개스킷입니다. 플랜지는 조여지면 볼트가 플랜지 사이의 개스킷을 홈으로 압축하여 개스킷을 변형(또는 코이닝)하여 홈 내부에서 긴밀하게 접촉하여 금속 대 금속 밀봉을 생성합니다. 링 타입 조인트 개스킷은 결합 플랜지와 개스킷 사이의 "초기 라인 접촉" 또는 쐐기 작용으로 밀봉하도록 설계되었습니다. 링 타입 조인트 개스킷*은 고압 및 고온 응용 분야에 적합한 금속 밀봉 링입니다.

플랫 페이스(FF) 플랫 페이스(풀 페이스) 플랜지는 볼팅 서클 페이스와 같은 평면에 개스킷 표면이 있습니다. 플랫 페이스 플랜지를 사용하는 응용 분야는 종종 결합 플랜지 또는 플랜지 피팅이 주조로 만들어진 것입니다. 플랫 페이스 플랜지는 결코 돌출된 페이스 플랜지에 볼트로 고정해서는 안 됩니다.

용접은 두 금속을 적절한 온도로 가열하여 접합하는 공정입니다. 압력을 가하거나 가하지 않고, 필러를 사용하거나 사용하지 않고 수행할 수 있습니다.

유형:

완전 침투 용접- 이 유형의 용접은 두 부분 사이에 완전한 용접 인터페이스를 보장하며 일반적으로 가장 강력한 접합부입니다.

부분 침투 용접- 이 유형은 두 금속의 표면에 충전재가 놓인 부분적으로 용접된 인터페이스로 구성됩니다.

WPS는 생산에서 용접을 수행하는 방법을 설명하는 문서입니다. 모든 용접 작업에 권장되며 많은 응용 프로그램 코드와 표준에서 필수로 지정됩니다.

이 문서의 목적은 용접공에게 허용된 절차를 안내하여 반복 가능하고 신뢰할 수 있는 용접 기술을 사용하도록 하는 것입니다. 각 재료 합금과 사용된 각 용접 유형에 대해 WPS가 개발됩니다.

WPS는 절차 적격 기록(PQR 또는 WPQR)으로 지원됩니다. PQR은 절차가 양호한 용접을 생성할 수 있도록 수행 및 테스트된(더 엄격하게) 테스트 용접의 기록입니다.

문서화해야 하는 변수는 일반적으로 다음과 같은 항목입니다.

• 사용된 용접 공정, 크기, 유형 및 필러 합금의 분류.
• 용접되는 기본 재료의 유형과 두께.
• 기록된 용접 전류, 암페어, 전압의 유형과 극성.
• 용접 중 이동 속도, 용접 위치, 조인트 설계의 유형 및 치수.
• 예열 온도, 패스 간 온도, 용접 후 열처리 세부 사항 및 기타.

테스트 중에 사용된 모든 용접 변수를 기록하는 것 외에도 용접 절차를 적격화하기 위해 검사 및 테스트 결과의 세부 정보도 기록해야 합니다. 이러한 기록은 검사 및 테스트를 통해 용접 샘플이 지정된 표준 요구 사항을 충족하거나 초과했음이 입증되었음을 보여야 합니다.

Thermowell에는 다양한 유형의 코팅이 수행됩니다. 일부는 다음과 같습니다. 텅스텐 카바이드/세라믹/PTFE/PVDF/PFA 코팅이 있는 금속 Thermowell.

• 재료 시험
• 차원 테스트
• 정수압 시험
• 염색 침투 검사
• 방사선 촬영

화학적인- PMI(Positive Material Identification)에 의해.
물리적- 인장, 신율, 경도, 미시 및 거시 검사, IGC 테스트를 실시합니다.

온도조절기는 도면에 명시된 치수에 따라 점검해야 합니다.

정수압 시험은 파이프라인 및 배관과 같은 압력 용기에서 누출을 찾을 수 있는 방법입니다. 이 시험에는 종종 가시성을 위해 염색된 물을 필요한 압력의 써모웰에 넣어 누출이나 손상이 발생하지 않도록 하는 것이 포함됩니다. 파이프와 용기를 시험하는 데 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다. 이 시험을 사용하면 시간이 지남에 따라 용기의 안전 표준과 내구성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 새로 제조된 부품은 처음에 정수압 시험을 사용하여 적격이 평가됩니다.

DPI(염료 침투 검사)는 액체 침투 검사(LPI) 또는 침투 테스트(PT)라고도 하며, 모든 비다공성 재료(금속, 플라스틱 또는 세라믹)의 표면 파괴 결함을 찾는 데 사용되는 널리 적용되고 저렴한 검사 방법입니다. LPI는 미세 균열, 표면 다공성, 신제품의 누출 및 사용 중인 구성 요소의 피로 균열과 같은 주조, 단조 및 용접 표면 결함을 감지하는 데 사용됩니다.

방사선 검사(RT) 또는 산업용 방사선 촬영은 짧은 파장의 전자기파 복사(고에너지 광자)가 다양한 재료를 관통하는 능력을 이용하여 숨겨진 결함을 찾기 위해 재료를 검사하는 비파괴 검사(NDT) 방법입니다. 균열, 공극, 두께, 융착 부족, 관통 부족, 다공성 및 정렬 불량을 포함하여 감지할 수 있는 불규칙성과 흐름을 검사합니다.

장수 요인의 재료

재료의 선택은 보호관 수명에 가장 중요한 요소입니다. 선택된 재료는 적용 온도와 공정 매체에 따라 결정됩니다.

연결-설치 요소

모든 나사산 웰은 쉽게 용접되거나 브레이징되는 소재로 만들어집니다.용접 및 브레이징은 밀봉이 필요한 설치에 중요합니다.파이프 나사산은 기계적 강도를 제공하고 용접 또는 브레이징은 밀봉을 제공합니다.플랜지 웰(밴 스톤 유형 제외)은 최고 품질의 플랜지에 단단히 용접된 바 스톡 웰로 구성됩니다.표준 구조는 기본 "J" 홈 용접과 베벨 홈 클린 필렛을 사용합니다.이 이중 용접 구조는 설치 내부 또는 외부에서 열린 조인트가 노출되지 않으므로 틈새 부식의 가능성을 제거합니다.소켓 용접 웰은 설치가 간단하고 제자리에 용접하기만 하면 됩니다.

삽입 길이-정확도 계수

웰 끝에서 나사산이나 다른 연결부 아랫부분까지의 거리는 삽입 길이("U"로 지정)로 정의됩니다. 최상의 정확도를 위해 이 길이는 요소의 전체 온도 감지 부분이 측정되는 매체로 돌출될 수 있을 만큼 길어야 합니다. 적절하게 설치된 요소: 액체에서는 요소를 감지 길이에 1인치를 더한 값까지 담가야 하고, 공기나 가스에서는 요소를 감지 길이에 3인치를 더한 값까지 담가야 합니다.

보어 크기-호환성 계수

거의 모든 설비는 여러 유형의 온도 측정 센서를 사용합니다. 표준 보어 직경을 선택하면 플랜트 내에서 극도의 유연성을 얻을 수 있습니다. 동일한 웰은 열전대, 저항 온도계 및 바이메탈 온도계를 수용할 수 있습니다.

테이퍼형 또는 직선형 웰- 속도 평가 계수

테이퍼형 섕크는 동일한 민감도로 더 큰 강성을 제공합니다. 더 높은 강도 대 중량 비율은 이러한 웰에 동일한 길이의 직선 섕크 웰보다 더 높은 자연 주파수를 제공하여 더 높은 유체 속도에서 작동할 수 있습니다.

낮은 속도에서 열전대 고장 위험은 최소이며 일반적으로 주파수 계산이 필요하지 않습니다. 다음 기준을 충족하는 경우 설계자는 계산 요구 사항을 파동으로 선택할 수 있습니다.

• 최대 유체 속도는 2.1 ft/sec [0.46 M/s] 미만입니다.
• "A" 지지 직경에서 "b" 보어 직경을 뺀 벽 두께 ≥ 0.376″ [9.55mm].
• “L” 지지되지 않은 길이 ≥ 24″ [0.61 M].
• “A” 지지대 및 “B” 팁 직경 ≥ 0.5″ [12.7 mm]
• Thermowell 재질은 "S" 최대 허용 작동 응력 ≥ 69 Mpa를 충족합니다.
• 고주기 한계 ≥ 21 Mpa에서 "Sf" 피로 내구 한계.
• 보호관의 재료는 응력 부식이나 취성을 받아서는 안 됩니다.

스크루톤 수(Nsc)가 2.5 레이놀즈 수 <105 이상인 저밀도 가스에서는 인라인 공진이 억제되므로 허용 가능한 비율은 다음과 같습니다.
fs<0.8fnc

열전대가 인라인 공진 조건에서 작동하기 위한 순환 응력 조건을 통과하는 경우 허용 비율은 다음과 같습니다.
fs<0.8fnc

열전웰이 인라인 공진 조건에서 작동하기 위한 순환 응력 조건을 충족하지 못하면 열전웰 고유 주파수는 인라인 공진의 여기를 제한하기에 충분히 높아질 것입니다. 따라서 허용 가능한 비율은 다음과 같습니다.
fs<0.8fnc

• 온도 센서를 온도 조절기나 공정에 직접 설치하려면 황동이나 스테인리스 스틸 피팅을 사용해야 합니다.
• 부속품에는 다양한 나사형 유니언, 바요넷 캡(및 어댑터) 및 플랜지가 포함됩니다.
• 조절 가능한 플랜지는 센서 조립 공정에 유사하게 사용될 수 있습니다.
• 바요넷 캡은 공정 중에 있는 적합한 어댑터에 빠르게 장착하는 방법을 제공합니다. 이 기술은 플라스틱 기계에 널리 사용됩니다.
• 조정이나 제거가 그다지 중요하지 않은 경우에는 부싱과 육각형 플러그를 사용합니다.
• 피팅 선택은 압력 무결성의 필요성이나 물리적인 크기 제약에 따라 결정될 수 있습니다.
• 압축 피팅과 나사산 부싱은 테이퍼형 나사산과 함께 제공되어 압력이 차단된 연결을 구현할 수 있습니다.

저항 온도계는 가열하면 전기 저항이 변하는 금속을 사용합니다. 백금은 산업용 RTD에 가장 일반적으로 사용되는 재료입니다. 그러나 구리와 니켈도 일부 응용 분야에 사용됩니다. 0ºC에서의 저항을 R이라고 하며 정의해야 할 중요한 매개변수입니다. 가장 일반적으로 사용되는 RTD 요소는 0ºC에서 저항이 100O인 백금입니다. RTD는 양의 온도 계수를 갖습니다. 일반적으로 산업용 RTD는 최대 400ºC의 온도 범위까지 사용됩니다.

일하고 있는:

• RTD에서는 온도에 대한 저항 값의 변화가 매우 작습니다. 그래서 브리지 회로가 사용됩니다.
• 브리지 회로에 일정한 전류를 공급하고 저항기에서 전압 강하를 측정하여 저항을 측정합니다. 이를 통해 온도도 결정할 수 있습니다.
• 이 온도는 교정식을 사용하여 RTD 저항 값을 변환하여 결정됩니다.

• 온도 범위와 정확도 요구 사항을 기준으로 다양한 RTD 중에서 적합한 RTD를 선택하세요.
  • RTD는 -200ºC~850ºC의 온도 범위에서 가장 잘 작동합니다.
  • 더 높은 수준의 정확도가 필요한 경우 RTD가 더 나은 선택입니다.
• RTD는 반복성과 정확성이 중요한 고려 사항인 애플리케이션에서 일반적으로 사용됩니다. 적절하게 구성된 플래티넘 RTD는 시간이 지남에 따라 온도 특성에 대한 저항이 매우 반복적입니다.
• RTD는 안정성, 감도, 선형성이 중요한 매개변수인 곳에 사용될 수 있습니다.
• RTD 디자인 선택:
  • 덮개와 온도 프로브 사이의 열 전환이 양호하여 응답 시간이 짧고 측정 정확도가 높습니다.
  • RTD 설계는 공정 진동을 견뎌야 합니다.

저항 온도계는 다음과 같은 상황에서 다른 온도계 유형에 비해 가장 큰 이점을 제공합니다.

• 정확성과 안정성은 이 애플리케이션의 가장 중요한 목표입니다.
• 정확도는 광범위한 온도 범위에 걸쳐 확장되어야 합니다.
• 지점이 아닌 영역 감지로 제어가 향상됩니다.
• 높은 수준의 표준화가 바람직합니다

RTD의 주요 적용 분야는 다음과 같습니다.

• 식품 가공 산업
• 플라스틱 산업
• 제약 산업
• 공기, 가스 및 액체 온도 측정
• 섬유 산업
• 배기가스 측정
• 산업용 전자제품
• 군사 및 항공우주

0°C에서 플래티넘 RTD는 100Ω의 저항과 약 0.00385Ω/Ω/°C의 온도 계수를 갖습니다. 이러한 비선형성은 Callender-Van Duesen 방정식에 설명되어 있습니다. 이 방정식은 선형 부분과 비선형 부분으로 구성됩니다.

범위 200~0ºC: R(t)[Ω] = R(1 + At + Bt² + C (t – 100ºC)t³)
범위 0~850ºC: R_? (t) [O] = R(1 + At + Bt?)
와: R₀ 0ºC에서의 저항은 무엇입니까?
A = 3, 9083 x 10ˉ³ °Cˉ¹
B = -5,775 x 10ˉ¹ °Cˉ²
C = -4,183 x 10ˉ¹² °Cˉ⁴

RTD를 만드는 데 사용할 재료를 선택하는 기준은 다음과 같습니다.

• 재료는 작은 와이어로 형성될 수 있도록 연성이 있어야 합니다.
• 반복 가능하고 안정적인 경사나 곡선을 가져야 합니다.
• 재료는 부식에도 강해야 합니다.
• 재료는 저렴해야 합니다.
• 재료는 온도 기울기에 비해 선형적인 저항을 갖는 것이 바람직하다.

일반적인 RTD 재료에는 백금, 구리, 니켈, Balco(70% 니켈과 30 % 철의 합금)가 있습니다. 이러한 금속은 매우 높은 순도로 제조할 수 있다는 장점이 있으며, 결과적으로 매우 재현 가능한 온도/저항 특성을 제공합니다. 이러한 금속은 저항 온도 측정에 필요한 미세 직경 와이어로 인출할 수도 있습니다.

표에서 볼 수 있듯이 구리는 가장 저렴하지만 저항률이 가장 낮아 불편할 정도로 큰 감지 소자가 필요합니다. 반면 니켈과 니켈 합금은 저항률이 높지만 저항 대 온도 계수는 비선형입니다. 또한 변형에 민감하고 저항률은 퀴리점(358ºC) 주변에서 굴곡되어 저항/온도 표현의 편차가 더 복잡해집니다.

이 백금은 높은 저항률(구리의 6배 이상)을 가질 뿐만 아니라 높은 수준의 안정성과 넓은 온도 범위를 가지고 있습니다. 백금은 비싸지만 미세한 와이어나 스트립으로 그릴 수 있으며 RTD를 제조하는 데 소량만 필요합니다. 귀금속으로서 오염에 대한 감수성이 최소입니다.

불순물이 존재하는 것은 확산, 분리 및 증발이 서비스 중에 발생하여 안정성이 부족해질 수 있으므로 바람직하지 않습니다. 저항률은 내부 변형에도 민감합니다. 따라서 백금은 완전히 어닐링된 상태를 유지하는 것이 필수적입니다. 즉, 최대 서비스 온도보다 높은 온도에서 어닐링되어야 합니다.

RTD의 최대 온도 정격은 두 가지 다른 요인에 따라 결정됩니다. 첫 번째는 요소 재료입니다. 플래티넘 RTD는 최대 650°C(1202F)까지 사용할 수 있습니다. 다른 재료는 온도 정격이 훨씬 낮고 재료마다 다릅니다. 온도 정격을 결정하는 또 다른 요소는 프로브 구조입니다. 이러한 각 스타일에는 구조 고려 사항이 사용되어 각 범위에서 사용하기에 이상적입니다. 모든 범위에 적합한 스타일은 없습니다.

플래티넘 RTD는 일반적으로 두 가지 종류로 제공됩니다.A클래스와 B클래스.
A 클래스 높은 정확도로 간주되며 얼음점 허용 오차는 0.06옴입니다.
B급 표준 정확도이며 빙점 허용 오차는 0.12옴입니다. 클래스 B는 대부분 산업에서 널리 사용됩니다.

정확도는 온도에 따라 감소합니다. Class A는 600°C에서 0.43 ohms(1.45°C)의 정확도를 갖고 Class B는 600°C에서 1.06 ohms(3.3°C)의 정확도를 갖습니다. Class B의 1/3, 1/5, 1/10 DIN과 같은 다른 정확도 등급도 사용할 수 있습니다.

플래티넘 저항 온도 센서(PRT) 이 제품은 광범위한 온도 범위(-200~+850°C)에서 뛰어난 정확도를 제공합니다.

기타 저항 값 옵션
RTD 소자는 0°C에서 200, 500, 1000Ω의 저항을 갖는 것도 제공됩니다. 이러한 유형의 RTD는 일반적으로 각각 PT200, PT500, PT1000으로 알려져 있습니다. 이러한 RTD는 이전에 설명한 것과 동일한 온도 계수를 갖지만 0°C에서 더 높은 저항으로 인해 1도당 더 많은 저항 변화를 제공하여 더 높은 분해능을 허용합니다.

표준 플래티넘 RTD(SPRT)

ITS-90(1990년 국제 온도 척도- NIST, NPL과 같은 국가 계량학 연구실에서 전 세계 실용 온도 척도로 사용됨)은 여러 개의 고정된 기준점과 점 사이의 척도를 정의하는 데 사용되는 다양한 보간 장치로 구성됩니다. SPRT라고 하는 특수한 PRT 세트는 13.8033 K(평형 수소의 삼중점)에서 은의 빙점인 971.78ºC까지의 범위에서 이러한 연구실에서 보간을 수행하는 데 사용됩니다.

백금 RTD에는 두 가지 표준이 있습니다. 유럽 표준(DIN 또는 IEC 표준이라고도 함)과 미국 표준입니다.
DIN 또는 IEC 표준이라고도 알려진 유럽 표준은 백금 RTD의 세계적 표준으로 간주됩니다. 이 표준인 DIN/IEC 60751(또는 간단히 IEC751)은 RTD가 0ºC에서 100.00Ω의 전기 저항과 0~100ºC 사이에서 0.00385Ω/Ω/ºC의 저항 온도 계수(TCR)를 가져야 한다고 요구합니다. 박막에 대한 세 가지 저항 허용 오차가 있습니다.

IEC60751에 명시된 RTD:
클래스 AA(이전에는 1/3B) = ±(0.1+0.0017×t) °C 또는 0°C에서 100.00 ± 0.04Ω
클래스 A = ± (0.15+0.002×t) °C 또는 0°C에서 100.00 ± 0.06Ω
클래스 B = ± (0.3+0.005×t) °C 또는 0°C에서 100.00 ± 0.12Ω

또한, DIN/IEC60751에 포함되지 않은 특수 클래스가 하나 있습니다.
클래스 1/10B = ±1/10 (0.3+0.005×t) °C 또는 0°C에서 100.00 ± 0.012Ω

RTD 소자는 거의 항상 절연 리드를 부착해야 합니다. 약 250ºC 이하의 온도에서는 PVC, 실리콘 고무 또는 PTFE 절연체를 사용합니다. 이보다 높은 온도에서는 유리 섬유 또는 세라믹을 사용합니다. 측정 지점과 일반적으로 대부분의 리드에는 종종 모니터링되는 프로세스에 화학적으로 불활성인 금속 합금으로 만든 하우징 또는 보호 슬리브가 필요합니다. 보호 덮개를 선택하고 설계하는 데는 덮개가 화학적 또는 물리적 공격을 견뎌야 하고 편리한 부착 지점을 제공해야 하므로 실제 센서보다 더 많은 주의가 필요할 수 있습니다.

DIN 또는 IEC 표준이라고도 알려진 유럽 표준은 백금 RTD의 세계적 표준으로 간주됩니다. 이 표준인 DIN/IEC 60751(또는 간단히 IEC751)은 RTD가 0ºC에서 100.00Ω의 전기 저항과 0~100ºC 사이에서 0.00385Ω/Ω/ºC의 저항 온도 계수(TCR)를 가져야 한다고 요구합니다. 박막에 대한 세 가지 저항 허용 오차가 있습니다.

이러한 유형의 소자는 일반적으로 백금선을 사용하여 제조됩니다. 매우 작은 백금선(0.02mm)을 감아서 작은 2개 구멍 세라믹 절연체에 밀어 넣습니다. 그런 다음 더 큰 연장 리드를 백금선 끝에 점용접하여 제자리에 고정합니다. 일부 제조업체는 코일을 삽입한 후 절연체의 구멍을 세라믹 파우더로 다시 채웁니다. 이렇게 하면 코일이 움직이지 않고 서로 단락되지 않습니다. 연장 리드 반대쪽 끝도 세라믹 시멘트로 캡핑합니다.

외부 권선 RTD 소자는 센싱 소자 와이어를 일반적으로 세라믹으로 만든 중앙 맨드릴 주위에 감아서 만듭니다. 그런 다음 이 권선을 유리나 다른 절연 재료로 코팅하여 권선을 보호하고 고정합니다. 그런 다음 권선을 연장 리드에 점용접하고 세라믹 시멘트나 에폭시로 본체에 고정합니다.

각 유형은 장점이 있습니다. 얇은 필름은 제조 비용이 가장 저렴하고 가장 견고합니다. 또한 매우 작은 크기로 제조할 수 있습니다. 내부 코일 와이어 권선 스타일이 가장 정확합니다. 그러나 제조 비용이 더 많이 들고 진동이 심한 응용 분야에서는 성능이 좋지 않습니다. 외부 권선 요소는 내부 코일 요소와 비용이 비슷합니다. 내부 코일 스타일만큼 정확하지는 않지만 더 견고합니다.

RTD는 세 가지 다른 리드 와이어 구성으로 제공됩니다. 리드 와이어 구성의 선택은 측정에 사용할 원하는 정확도와 계측기에 따라 달라집니다.

두 개의 와이어 RTD는 가장 간단한 와이어 구성입니다. 한 개의 와이어가 요소의 각 측면에 부착됩니다. 기본 볼트 옴 미터(VOM)를 포함하여 저항을 측정하도록 장착된 모든 장치에서 측정을 수행할 수 있습니다.

리드 와이어 저항이 감지 소자와 직렬로 연결되어 있기 때문에 온도를 측정하는 가장 정확하지 않은 방법입니다. 리드 와이어는 감지 소자와 온도가 다르고 저항 대 온도 특성도 다릅니다. 리드 와이어가 길수록 측정에 미치는 영향이 커집니다.

3선 RTD는 산업용 애플리케이션에서 가장 널리 사용되는 구성입니다. 리드 저항의 영향을 최소화하기 위해 3선 구성을 사용할 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 센서에 대한 두 리드가 인접한 암에 있습니다. 브리지의 각 암에는 리드 저항이 있어 두 리드 저항이 정확히 동일한 한 저항이 취소됩니다. 이 구성은 최대 600m의 케이블을 허용합니다.

올바르게 사용하면 3선 구성은 직렬 저항을 제거합니다. 이를 통해 감지 소자를 정확하게 측정할 수 있습니다. 리드 중 두 개는 감지 소자의 한 쪽에 연결되고 단일 리드는 다른 쪽에 연결됩니다. L1과 L3의 저항은 가능한 한 가깝게 일치해야 합니다. 이렇게 하면 리드 저항이 이를 취소합니다. 3선 RTD의 색상 코드는 빨간색 와이어 두 개와 흰색 와이어 하나입니다.

4선 RTD는 RTD를 측정하는 가장 정확한 방법입니다. 주로 실험실에서 사용되며 산업용 애플리케이션에서는 거의 볼 수 없습니다. 4선 저항 온도계 구성은 측정되는 저항의 정확도와 신뢰성을 높입니다. 리드 와이어 저항으로 인한 저항 오류는 0입니다.

4선 RTD 회로는 리드 와이어의 불일치 저항 효과를 제거합니다. 일정한 전류가 L1과 L4를 통과하고, L2와 L3은 RTD 소자의 전압 강하를 측정합니다. 4선 RTD의 색상 코드는 일반적으로 빨간색 와이어 2개와 흰색 와이어 2개입니다. 다음 다이어그램은 일반적인 4선 측정을 보여줍니다.

• 이 제품은 스테인리스 강철로 만들어진 얇고 유연한 미네랄 절연 덮개 케이블로 구성됩니다.
• 케이블에는 내화성 산화 마그네슘에 구리를 넣은 저항이 낮은 내부 전선이 들어 있습니다.
• 온도 센서는 내부 전선에 연결되고 보호 튜브에 장착됩니다.
• 보호 튜브와 피복 케이블은 밀폐형으로 용접됩니다.
• 보호 튜브와 온도 센서 사이의 열 전달이 좋아 빠른 응답 시간과 높은 측정 정확도가 가능합니다.
• 유연한 프로브 튜브를 사용하면 쉽게 접근할 수 없는 위치의 온도 측정이 가능합니다.
• 이 제품은 강한 진동이 있는 어려운 측정 분야는 물론, 유연성과 교체 용이성이 필요한 모든 측정 위치에서 사용됩니다.
• 적용 분야로는 화학 공장, 발전소, 모터, 기계 건설, 건물 설치, 일반 산업용 분야가 있습니다.

미네랄 절연 저항 온도계(MI)는 일반적으로 DIN IEC 751에 따른 백금 측정 저항기 Pt100 Ω를 장착합니다. 내부(Cu) 도체는 밀접하게 압축된 불활성 미네랄 파우더(MgO)에 매립되어 있습니다. 측정 저항기는 내부 도체에 연결되고 매립되어 금속 덮개로 둘러싸여 밀폐된 조립체를 형성합니다. 때로는 콘스탄탄과 니켈의 내부 도체도 사용됩니다.

덮개는 많은 상황에서 유용한 보호 커버 역할을 합니다. 빠른 반응, 감소된 공간 및 진동 저항이 필요한 위치에 적용됩니다. 고정 케이블 또는 신속한 장착 또는 교체가 가능한 특수 플러그와 함께 제공될 수 있습니다.
미네랄 절연 RTD 온도 프로브는 유연하고 얇은 벽의 스테인리스 스틸 미네랄 절연 케이블로 구성되어 있으며, 저항이 낮은 도체 구리선이 압착된 내열성 마그네슘 산화물에 묻혀 있습니다.

온도 프로브는 내부 도체의 전선에 연결되고 스테인리스 스틸 덮개에 수용됩니다. Thermowell과 미네랄 절연 케이블은 서로 용접됩니다.

덮개와 온도 프로브 사이의 양호한 열 전환은 짧은 응답 시간과 높은 측정 정확도를 허용합니다. 진동 방지(흔들림 방지) 설계는 긴 작동 수명을 보장합니다. 유연한 미네랄 절연 케이블 덕분에 접근하기 어려운 측정 지점에서 온도 측정이 가능합니다. 가장 작은 굽힘 반경은 외경의 5배입니다.

저항 온도계 시스템은 세 가지 유형의 오류에 취약합니다. 온도계에 내장된 내재적 허용 오차, 온도계와 감지할 매체 사이의 기울기, 센서와 판독 또는 제어 기기 사이의 경로를 따라 발생하는 오류입니다. 일부 오류 소스는 전기적이고, 다른 오류 소스는 온도계의 기계적 구조에서 발생합니다.

적합성은 온도계가 표준 곡선(예: 칼렌더-반 듀센 방정식에 의해 생성된 곡선)에서 벗어날 수 있는 저항량을 지정합니다.

기준 온도에서의 허용 오차는 일반적으로 0ºC이고, 기울기 또는 TCR에서의 허용 오차입니다. 아래 그림은 저항 온도계가 기준 온도에서 곡선에 가장 가깝게 일치하는 반면, 저항은 이 기준 위아래로 팬아웃된다는 것을 나타냅니다.

두 온도계 간의 상호 교환성은 적합성 값의 두 배를 넘지 않습니다. 상업용 백금 저항 온도계 소자는 경우에 따라 0.026ºC 이내로 매우 엄격한 허용 오차로 제공됩니다. 상호 교환성이 최우선 고려 사항인 경우 지정된 것은 이를 달성하기 위한 다른 수단을 고려할 수 있습니다. 예를 들어, 제조업체는 교정 절차를 변경하여 기준 온도와 가장 엄격한 허용 오차를 0ºC가 아닌 다른 지점에 고정할 수 있습니다.

온도가 1도 변할 때 저항의 변화는 기본 저항과 TCR(저항 온도 계수)의 함수입니다.

감도가 높은 온도계가 반드시 더 정확한 것은 아니지만, 더 큰 신호는 출력 전자 장치를 단순화하고 리드 와이어 효과와 전기적 노이즈에 덜 민감합니다. 또한, 더 큰 저항은 더 적은 측정 전류로 동일한 전압 출력을 생성하여 온도계 요소의 자체 가열을 제한하는 데 도움이 됩니다.

감지 소자와 리드가 케이스에서 완전히 절연되지 않으면 케이스가 병렬 저항이 되어 겉보기 판독값을 낮추는 션팅 효과가 발생합니다. 지정된 절연 저항이 100MΩ 범위인 대부분의 산업용 온도계에서 오차는 0에 가깝습니다. 제조업체는 물 흡수성 재료를 밀봉하는 데 주의해야 합니다. 션팅 효과는 저항이 낮은 소자에서 감소하며, 이는 실험실 측정에서 25.5 PRT를 사용하는 이유입니다.

저항 온도계는 수동 저항 센서로, 유용한 신호를 생성하려면 측정 전류가 필요합니다. 이 측정 전류는 소자선을 실제 주변 온도보다 더 가열하기 때문에, 여분의 열이 소산되지 않으면 오류가 발생합니다. 자체 가열은 대부분 mW/ºC로 표현되는데, 이는 온도계의 내부 온도를 1ºC 올리는 데 필요한 밀리와트(1000 I²R) 전력입니다. mW/ºC 수치가 높을수록 자체 가열이 낮아집니다.

예를 들어, 100ºC에서 100 플래티넘 RTD를 통해 5 mA 측정 전류가 흐른다고 가정해 보겠습니다.

자체 가열은 3피트/초로 움직이는 물에서 50mW/ºC로 지정됩니다. 생성되는 열량은 다음과 같습니다.
1000mW x (0.005A)2 x (138.5) = 3.5mW
자체 가열 오류는 다음과 같습니다.
(3.5mW) / (50mW/°C) = 0.07°C

발생되는 열은 센서 소자 저항이 높을수록(정전류 측정 장치를 사용하는 경우) 또는 측정 전류가 증가할수록 증가합니다.

이로 인해 발생하는 오차는 온도계가 추가 열을 방출하는 능력에 반비례하며, 이는 온도계의 재료, 구조, 환경에 따라 달라집니다.

최악의 자기 발열은 높은 저항이 작은 본체에 포장될 때 발생합니다. 열을 발산할 표면적이 작은 박막 소자가 그 예입니다. 자기 발열은 또한 온도계가 담가진 매체에 따라 달라집니다. 정지한 공기의 오차는 움직이는 물의 오차보다 100배 이상 클 수 있습니다.

시간 상수는 저항 온도계의 온도 변화에 대한 반응성을 나타냅니다. 일반적인 표현은 온도계가 움직이는 물에서 단계적 온도 변화의 63.2%를 반사하는 데 걸리는 시간입니다. 반응 속도는 온도계의 질량과 열이 외부 표면에서 감지 요소로 전달되는 속도에 따라 달라집니다. 빠른 시간 상수는 급격한 온도 변화에 영향을 받는 시스템의 오류를 줄입니다.

온도계로 두 개의 연속적인 판독 값 사이의 일치 정도는 반복성입니다. 반복성 손실은 소자의 저항 특성에 대한 영구적 또는 일시적 변화로 인해 발생하며, 온도계를 지정된 범위의 끝점 또는 그 이상의 온도에 노출시켜 발생할 수 있습니다. 반복성 테스트는 온도계를 저온과 고온 사이에서 순환시킵니다. R에 대한 모든 변화가 기록됩니다. 0ºC 산업용 백금 저항 온도계의 일반적인 반복성 등급은 0.1ºC입니다.

안정성은 온도계 판독값의 장기 드리프트입니다. 일반적인 사양은 정격 작동에 대해 드리프트를 연간 0.1ºC로 제한합니다. 온도 정격 내의 지점에서 정상적인 서비스는 일반적으로 훨씬 적은 드리프트를 발생시킵니다. 드리프트는 요소 재료의 결과이며, 백금이 가장 안정적입니다. 요소를 오염시킬 수 있는 캡슐화 재료, 권선 보빈 또는 기타 지지 구조의 확장으로 요소에 가해지는 기계적 응력입니다.

저항성 소자를 둘러싼 덮개 및 기타 구조물은 감지된 매체로부터의 열 전달을 극대화하고, 판독값을 변경할 수 있는 주변 환경으로부터의 열 전달을 최소화하며, 소자에 필요한 보호를 제공해야 합니다.

적절한 재료와 구조는 판독 정확도를 극적으로 향상시킬 수 있습니다. 와이어 권선 저항 온도계와 서미스터, 열전대, 솔리드 스테이트 장치에서만 실행 가능한 한 가지 전략은 온도 평균화입니다. 요소는 최대 100피트 길이에 걸쳐 평균 온도로 감길 수 있습니다.

케이스형 프로브는 산업 공정 제어 및 기계 보호를 위한 표준 저항 온도계 구성입니다. 대부분의 프로브 케이스는 고온을 견딜 수 있도록 스테인리스 스틸 또는 인코넬이지만, 다른 소재는 중간 범위에서 이점을 제공합니다.

예를 들어, 아래 그림의 구리 합금 팁의 팁 감지 프로브는 스테인리스 스틸보다 20배 더 나은 열을 전도합니다. 이 디자인은 감지된 표면과의 열 접촉을 개선하고 덮개를 따라 전도로 인한 오류를 줄입니다.
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표준 프로브 직경은 0.125~0.250인치입니다. 작은 프로브는 직접 담그면 더 빨리 반응하지만, 더 큰 프로브는 표준 Thermowell에 더 꼭 맞을 수 있습니다. 프로브 길이는 몇 인치에서 10피트 이상까지 다양합니다.

선택은 감지되는 매체의 특성과 비용 요구 사항에 따라 달라집니다. 프로브를 액체에 직접 담그려면 파이프 나사산이 있는 피팅이 필요한데, 이는 프로브에 조정 가능하거나 용접될 수 있습니다.

그림은 프로브를 장착하기 위한 하나의 나사산과 연결 헤드를 위한 다른 나사산이 있는 일반적인 조립품을 보여줍니다. 연결 헤드는 프로브 리드와 외부 신호선 사이의 전환을 제공합니다.

단단한 재료에 장착하는 것은 고정식 또는 조절식 스프링 장착 홀더로 가장 잘 수행됩니다. 스프링 장착은 구멍 바닥에 프로브 팁을 잘 접촉시키고 잠재적으로 손상을 줄 수 있는 진동을 완화합니다. 액체가 특히 부식성이 있거나 고압이거나 빠르게 흐르는 경우, 온도 조절판이 필요할 수 있습니다. 온도 조절판은 한쪽 끝이 닫힌 튜브로, 프로브를 보호하고 액체 밀봉을 깨지 않고 제거할 수 있습니다.

금속 표면에 직접 용접할 수 있는 열전대 접합부와 달리 저항 온도계는 일정량의 부피를 가지고 있으며 주변 공기로의 열 손실이 판독에 영향을 미칠 수 있습니다. 얇은 필름과 같은 작은 평평한 요소는 표면에 장착할 수 있지만, 취약한 요소와 리드 와이어 연결은 설치를 어렵게 만듭니다.

그림은 절연 층 사이에 와이어로 감긴 감지 소자가 있는 유연한 저항 온도계를 보여줍니다. 감지 표면에 밀착되어 있으며 얇은 절연이 있어 열을 감지 소자로 쉽게 전달합니다. 와이어 소자는 온도 구배를 평균화하기 위해 거의 모든 크기로 감을 수 있으며 유연한 구조는 극심한 충격과 진동을 견딜 수 있습니다.

저항 온도계는 대부분의 공정 제어 및 열 장비 설계에 쉽게 적응합니다. 사용자는 회로 기판 장착을 위한 축 리드가 있는 케이스, 표면에 클램핑하기 위한 플랫 패키지, 금속 블록에 매립하기 위한 소형 케이스, 기계 공장에서 생산할 수 있는 덮개 및 피팅을 지정할 수 있습니다. 또한 와이어 권선은 넓은 영역을 감지하도록 구성할 수 있습니다.

요약하자면, 저항 온도계는 다음과 같은 상황에서 다른 온도계 유형에 비해 가장 큰 이점을 제공합니다.

• 정확성과 안정성은 이 애플리케이션의 가장 중요한 목표입니다.
• 정확도는 광범위한 온도 범위에 걸쳐 확장되어야 합니다.
• 지점이 아닌 영역 감지로 제어가 향상됩니다.
• 높은 수준의 표준화가 바람직합니다

저항 온도계의 장점은 다음과 같습니다.

• 높은 정확도
• 낮은 드리프트
• 넓은 작동 범위
• 정밀 응용 분야에 적합

• 산업용 RTD는 660ºC 이상에서는 거의 사용되지 않습니다. 660ºC 이상의 온도에서는 백금이 온도계의 금속 덮개에서 나오는 불순물로 오염되는 것을 막는 것이 점점 더 어려워집니다. 이것이 실험실 표준 온도계가 금속 덮개를 유리 구조로 대체하는 이유입니다.
• -270ºC(또는 3K) 이하의 매우 낮은 온도에서는 광자가 매우 적기 때문에 RTD의 저항은 주로 불순물과 경계 산란에 의해 결정되므로 기본적으로 온도와 무관합니다. 결과적으로 RTD의 감도는 본질적으로 0이므로 유용하지 않습니다.
• 서미스터에 비해 플래티넘 RTD는 작은 온도 변화에 덜 민감하고 응답 시간이 더 느립니다. 그러나 서미스터는 온도 범위가 더 작고 안정성이 더 낮습니다.

이 방법은 온도를 측정하는 물체와 온도를 측정하는 센서가 서로 접촉한 상태로 유지될 수 있을 때 사용됩니다. 다시 말해, 온도 측정 중에 물체와 센서가 서로 접촉한 상태로 유지될 수 있다면 접촉 방식을 사용한다고 할 수 있습니다.

열전대는 한쪽 끝이 결합된 한 쌍의 서로 다른 금속선으로, 양쪽 끝의 온도 차이에 따라 열린 쌍 사이에 순 열전 전압을 생성합니다.

일하고 있는:

• 열전대는 현대 열전대 기술의 기초가 되는 제베크 효과를 바탕으로 작동합니다.
• 두 개의 서로 다르거나 다른 금속이 두 개의 접합부에서 결합되면 두 접합부에서 기전력(emf)이 생성됩니다. 생성되는 emf의 양은 금속의 조합에 따라 다릅니다.
• 온도가 측정되는 과정에 들어가는 접합을 HOT JUNCTION이라고 합니다. 열전대 재료의 마지막 지점에 있고 거의 항상 어떤 종류의 측정 기기에 있는 다른 접합을 COLD JUNCTION이라고 합니다.

• 이상적인 열전대를 선택하려면 먼저 측정 응용 프로그램의 필요성을 이해해야 합니다.
  • 온도 변화에 영향을 미치는 요인
  • 필요한 정확도- 센서 정확도가 전체 측정 정확도에 미치는 영향.
  • 배치 기간
  • 열전대 재료 선택
  • 측정접합부 선택
  • 내구성
• 측정할 온도 범위.
  • 온도를 측정할 최대 및 최소 범위를 결정하고 최대 온도 범위가 더 높은 열전대를 선택하세요.
  • 열전대의 선형성이 범위 요구 사항을 충족하는지 확인하세요.
• 환경 고려
  • 화학 반응을 견딜 수 있는 올바른 덮개 재료를 선택하세요.
  • 소음 차단을 위한 완벽한 차단 기능.
  • 열전대는 진동과 마모를 견뎌내야 합니다.
• 열전대와 측정기 사이에 적합한 커넥터와 케이블을 사용합니다.
• 정확한 결과를 얻으려면 적절한 측정 도구를 사용해야 합니다.

• 서미스터는 반도체이기 때문에 RTD나 열전대에 비해 고온에서 영구적인 교정이 해제될 가능성이 더 큽니다.
• 서미스터의 사용은 일반적으로 수백도 섭씨로 제한되며, 제조사에서는 장시간 노출되면 서미스터가 지정된 허용 오차 범위를 벗어날 수 있다고 경고합니다.
• 서미스터는 매우 작게 만들 수 있으므로 온도 변화에 빠르게 반응합니다. 또한 열 용량이 작아서 특히 자가 가열 오류에 취약합니다.
• 서미스터는 RTD나 열전대에 비해 훨씬 취약하므로 압착이나 결합 분리를 방지하기 위해 주의해서 장착해야 합니다.

뜨거운 접합을 형성하려면 열전대 와이어 사이에 좋은 전기적 접촉을 얻기 위한 적절한 방법을 채택해야 합니다.
고온 측정에 사용되는 크로말/알루말 및 기타 조합의 경우, 용접은 적합한 조인트를 얻는 유일한 방법입니다. 이 목적을 위해 Tig 용접 및 레이저 빔 용접이 주로 사용됩니다.

티그용접

가스텅스텐 아크용접(GTAW)은 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접이라고도 하며, 비소모성 텅스텐 전극을 사용하여 용접을 생성하는 아크용접 공정입니다. 용접 영역은 차폐 가스로 대기 오염으로부터 보호됩니다.

레이저 빔 용접

레이저 빔 용접(LBW)은 레이저를 사용하여 여러 개의 금속 조각을 접합하는 데 사용되는 용접 기술입니다. 빔은 집중된 열원을 제공하여 좁고 깊은 용접과 높은 용접 속도를 가능하게 합니다. LBW는 탄소강, HSLA강, 스테인리스강, 알루미늄 및 티타늄을 용접할 수 있는 다재다능한 공정입니다. 용접 속도는 공급되는 전력량에 비례하지만 작업물의 유형과 두께에 따라서도 달라집니다.

• ASTM E 235: 핵 또는 기타 고신뢰성 애플리케이션을 위한 덮개형 열전대, K형 및 N형 열전대에 대한 표준 사양.
• ASTM E 839: 덮개형 열전대 및 덮개형 열전대 케이블에 대한 표준 시험 방법.
• ASTM E 220: 비교 기술을 통한 열전대 교정을 위한 테스트 방법
• ASTM E 230: 표준화된 열전대의 사양 및 온도-기전력 표.
• ASTM E 585: 압축 MI, MS, 기본 금속 열전대 케이블에 대한 표준 사양입니다.
• ASTM E 608: 압축 MI, MS, 기본 금속 열전대의 표준 사양입니다.
• ASTM E 696: 텅스텐-레늄 합금 열전대 와이어의 표준 사양.
• ASTM E 1652: ASTM E 1652: 금속 피복 PRT, 귀금속 열전대, 비금속 열전대 및 해당 케이블에 사용되는 산화 마그네슘, 산화 알루미늄 분말 및 압착 절연체에 대한 표준 사양입니다.
• IS 12579: 기본 금속 미네랄 절연 열전대 케이블 및 열전대에 대한 사양입니다.
• GB/T 1598-2010: 백금 열전대에 대한 중국 표준.
• IEC 584: 열전대에 관한 국제 표준.

수용 가능한 열전대를 생산하기 위해 다양한 재료 조합이 사용되었으며, 각각 고유한 적용 스펙트럼이 있습니다. 그러나 현재 쉽게 구할 수 있는 특정 유형은 거의 없으며, 대부분의 온도 및 환경 적용 분야를 포괄합니다.

이 표준은 지정되고 가장 일반적으로 사용되는 8가지 열전대를 다룹니다. 이러한 열전대 유형은 기본 금속, 귀금속(희귀) 및 내화 금속 열전대의 3개 그룹으로 세분될 수 있습니다.기본 금속 열전대

기본 금속 열전대 유형은 니켈, 철, 구리와 같은 일반적이고 저렴한 금속으로 구성됩니다. 열전대 유형 E, J, K, N 및 T는 이 그룹에 속하며 가장 일반적으로 사용되는 열전대 유형입니다.

귀금속 열전대

귀금속 열전대는 백금 및 로듐과 같은 귀금속 또는 "귀금속"으로 만든 와이어로 제조됩니다. 주요 유형은 R, S 및 B입니다.

내화성 금속 열전대

내화성 금속 열전대는 이국적인 금속인 텅스텐과 레늄으로 제조됩니다. 이러한 금속은 비싸고 제조하기 어렵고 이러한 금속으로 만든 와이어는 매우 부서지기 쉽습니다.

귀금속 열전대는 백금 및 로듐과 같은 귀금속 또는 "귀금속"으로 만든 와이어로 제조됩니다. 귀금속 열전대는 산화 또는 불활성 응용 분야에서 사용할 수 있으며 열전대 소자를 둘러싼 세라믹 보호 튜브와 함께 사용해야 합니다. 이러한 센서는 일반적으로 깨지기 쉽고 환원 응용 분야 또는 금속 증기가 포함된 응용 분야에서는 사용해서는 안 됩니다.

• R형 – R형 열전대는 플래티넘/13% 로듐 양극과 순수 플래티넘 음극으로 만들어집니다. R형의 온도 범위는 0~1450ºC(32~2642ºF)입니다.
• S형 – S형 열전대는 플래티넘/10% 로듐 양극과 순수 플래티넘 음극으로 만들어집니다. S형의 온도 범위는 0~1450ºC(32~2642ºF)입니다.
• B형 – B형 열전대는 플래티넘/30% 로듐 양극과 플래티넘/6% 로듐 음극으로 만들어집니다. B형의 온도 범위는 0~1700ºC(32~3092ºF)입니다.

내화성 금속 열전대는 텅스텐과 레늄이라는 이국적인 금속으로 만든 와이어로 제조됩니다. 이러한 금속은 비싸고 제조하기 어렵고 이러한 금속으로 만든 와이어는 매우 취성이 있습니다. 이러한 열전대는 매우 높은 온도의 진공로에서 사용하도록 설계되었으며 300°C 이상의 온도에서 산소가 있는 곳에서는 절대 사용해서는 안 됩니다. 과거에는 여러 가지 합금 조합이 사용되었지만 현재는 일반적으로 C형만 사용됩니다.

• C형 – C형 – C형 열전대는 텅스텐/5% 레늄 양극과 텅스텐 26% 레늄 음극으로 제작되었으며 온도 범위는 0~2320°C(32~4208°F)입니다.
• G형- G형 열전대는 기술적으로 WM26Re로도 알려져 있습니다. G형 열전대는 양극 리드로 텅스텐(W)과 음극 리드로 텅스텐 + 26% 레늄(W-26% Re)의 합금 조합을 가지고 있습니다. 이 열전대의 최대 유효 온도 범위는 0~2320°C입니다.
• D형- D형- D형 열전대는 기술적으로 W3ReM25Re로도 알려져 있습니다. D형 열전대는 양극 리드로 텅스텐 + 3% 레늄(W-3%Re)과 음극 리드로 텅스텐 + 25 % 레늄(W-56% Re)의 합금 조합을 가지고 있습니다. 이 열전대의 최대 유효 온도 범위는 0~2320°C입니다./li>

열전대는 최대 2300ºC까지의 넓은 온도 범위에서 측정하는 데 적합합니다. 예를 들어 0-100ºC 범위에서 0.1ºC 정확도로 더 작은 온도 차이를 높은 정확도로 측정해야 하는 응용 분야에는 적합하지 않습니다. 이러한 응용 분야에서는 서미스터와 저항 온도 검출기가 더 적합합니다. 응용 분야에는 가마, 가스터빈 배기, 디젤 엔진 및 기타 산업 공정의 온도 측정이 포함됩니다. 다른 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 철강 산업
• 시멘트 산업
• 제약 산업
• 석유화학 산업
• 핵산업
• 전력 산업
• 실험실
• 용광로 산업

가장 일반적으로 사용되는 열전대 구조에는 두 가지 유형이 있습니다. 이는 MI(미네랄 절연) 열전대와 비 MI 열전대입니다.

미네랄 절연 열전대:

미네랄(대부분 산화 마그네슘) 절연 열전대는 많은 공정 및 실험실 응용 분야에서 사용됩니다. 이들은 본질적으로 견고하고 구부러질 수 있으며, 상당히 높은 온도 정격으로 인해 MgO 열전대는 다양한 온도 측정 응용 분야에서 인기 있는 선택입니다.

MgO 센서는 적절한 재료와 크기의 덮개에 소자 또는 소자들을 넣고, 소자를 느슨하게 채워진 또는 분쇄 가능한 산화 마그네슘 분말이나 절연체로 소자 자체와 덮개로부터 절연한 다음, 채워진 덮개를 최종 축소된 크기로 스웨이징 또는 인출하여 제작합니다. 스웨이징 공정은 매우 압축된 MgO 절연체를 갖는 소자를 생산하고 소자 자체와 덮개 사이에 높은 유전 강도 절연을 제공합니다.

미네랄 절연 열전대는 고밀도로 채워진 내화성 산화물 분말 절연체에 열전대 와이어를 넣은 후 이음매 없는 금속 덮개(일반적으로 스테인리스 강철)로 모두 둘러싼 구조입니다.

한쪽 끝에서 코어와 덮개는 "뜨거운" 접합부에서 용접됩니다. 다른 쪽 끝에서 열전대는 연장 와이어의 "전환", 연결 헤드 또는 커넥터에 연결됩니다.

비 MI 열전대

비 MI 열전대에서 열전대 와이어는 세라믹 비드 또는 세라믹 튜브로 절연되고, 세라믹 절연 후 금속 덮개(일반적으로 스테인리스 스틸)로 덮이고 어떤 형태의 종단(예: 연장 리드, 연결 헤드 또는 커넥터)이 제공됩니다. 이러한 유형의 구조에서 열전대 와이어는 덮개 보호가 제공될 때 측정 환경으로부터 보호됩니다. 덮개 소재는 측정 환경에 따라 달라지며 일반적으로 스테인리스 스틸이 사용됩니다. 부식성 환경에 따라 덮개 선택이 변경됩니다.

이 구조는 유연성을 제공하지 않으며 작은 크기에서는 찾을 수 없습니다. 기계적 강도가 좋지 않습니다.

MI가 아닌 구조에서는 적합성에 따라 덮개를 세라믹이나 금속으로 만들 수 있습니다.

노출형, 접지형, 비접지형 모든 유형의 접합은 MI 및 비 MI 구조 모두에서 형성됩니다.

• 전체적인 크기가 작고 유연성이 높아 접근성이 낮은 장소에서도 온도를 측정할 수 있습니다.
• 기계적 강도가 좋음.
• 열전소선을 산화, 부식 및 오염으로부터 보호합니다.
• 빠른 열 반응.

절연에 사용되는 미네랄 산화물은 흡습성이 매우 강하고 개방형 케이블은 습기 흡수를 방지하기 위해 효과적으로 밀봉해야 합니다(일반적으로 에폭시 수지로). 신중하게 준비된 미네랄 절연 열전대는 일반적으로 높은 절연 저항 값(수백 메가 옴)을 갖습니다.

일반적으로 세 가지 대체 팁 구성이 제공됩니다.

• 노출된 (측정) 접합은 가장 큰 감도와 가장 빠른 반응이 필요한 흐르는 또는 정적 비부식성 가스 온도를 측정하는 데 권장됩니다.
  
• 절연 접합은 부식성 매체에 더 적합하지만 열 반응은 느립니다. 두 개 이상의 열전대가 관련 계측기에 연결되는 일부 응용 분야에서는 측정 회로에서 발생하는 잘못된 신호를 방지하기 위해 절연이 필수적일 수 있습니다. 지정되지 않은 경우 이것이 표준입니다.
  
• 접지된 (접지) 접합은 부식성 매체와 고압 응용 분야에도 적합합니다. 절연 접합보다 빠른 응답과 노출된 접합에서 제공하지 않는 보호 기능을 제공합니다.
  

미네랄 절연 열전대의 접합 팁은 이전에 설명한 대로 세 가지 유형이 있습니다. 팁은 절연, 접지 및 감소 유형이 될 수 있습니다.

• 절연 팁: 절연 핫엔드 접합은 대부분의 응용 분야에 적합하며, 특히 낮은 EMF 픽업이 필수적인 경우에 적합합니다. 고순도 MgO 분말 절연의 극한 압축으로 인해 높은 절연 저항이 향상됩니다.
• 접지 팁: 본딩 또는 접지 접합은 절연 접합 유형보다 약간 더 빠른 온도 반응을 제공합니다. 다중 지점 계측에는 권장되지 않습니다.
• 축소 팁: 이 접합은 낮은 질량과 매우 빠른 응답 시간이 요구되는 응용 분야에 이상적이며, 우수한 기계적 강도도 필요합니다. 축소 팁은 직경 1.0~6.0mm 열전대에 제공될 수 있습니다.
  

온도 판독 허용 오차

허용오차는 적용 온도 EMF 표에서 변환된 표준 온도에서 온도 판독값 또는 열접점의 온도를 뺀 값으로 허용되는 최대값을 나타냅니다.

최대 작동 온도

작동 온도 한계는 열전대를 연속적으로 사용할 수 있는 상한 온도를 의미합니다. 최대 한계는 열전대를 피할 수 없는 상황으로 인해 단기간 일시적으로 사용할 수 있는 상한 온도를 의미합니다.

열전대의 수명에 영향을 미치는 주요 요소는 다음과 같습니다.

• 온도: 열전대의 수명은 500°C가 증가하면 약 50%만큼 감소합니다.
• 지름: 와이어의 직경을 두 배로 늘리면 수명도 2~3배 늘어납니다.
• 열 순환: 열전대를 실온에서 500ºC 이상까지 열 순환에 노출시키면 동일한 온도에서 연속적으로 사용하는 열전대에 비해 수명이 약 50% 단축됩니다.
• 보호: 열전대를 보호 덮개로 덮고 세라믹 절연체 안에 넣으면 수명이 상당히 연장됩니다.

열전대 응답 시간

열전대의 응답 시간은 일반적으로 열 전압(출력)이 단계 변화 온도의 최대값인 63.2%에 도달하는 데 걸리는 시간으로 정의됩니다. 열전대 치수, 구조, 팁 구성 및 센서가 있는 매체의 특성을 포함한 여러 매개변수에 따라 달라집니다.

침지 길이

열전대 어셈블리는 구조에 따라 표면 및 침지 응용 분야에 모두 적합한 "팁" 감지 장치입니다. 그러나 침지 유형은 공정에서 줄기 전도로 인한 오류를 피하기 위해 신중하게 사용해야 하며, 이는 각각 높거나 낮은 판독값을 초래할 수 있습니다. 일반적인 규칙은 덮개의 외부 직경의 최소 4배까지 매체에 침지하는 것입니다. 정량적 데이터는 적용되지 않지만 의미 있는 결과를 얻으려면 주의해야 합니다.

표면 온도 측정

열전대 조립품은 주로 팁 감지 장치이지만 보호 튜브를 사용하면 표면 감지가 비실용적입니다. 물리적으로 프로브는 표면 표현에 적합하지 않으며 스템 전도는 판독 오류를 발생시킵니다. 열전대를 표면 감지에 안정적으로 사용하려면 매우 작은 열 용량으로 노출되고 용접된 접합부이거나 표면에 부착할 때 실제 표면 접촉을 허용하는 구조에 수용되어야 합니다.

열전대는 철강 산업에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 지역별로 다양한 유형의 열전대가 철강 산업의 다양한 단위에서 사용됩니다.

스토브 돔 열전대

스토브 돔/핫 블라스트 스토브는 철강 산업에서 가장 중요한 섹션 중 하나입니다. 핫 블라스트는 가스, 블라스트 또는 병입(준비 및 블라스트 대기)의 3단계 작업을 거칩니다.

온도는 이 중요한 공정을 제어하는 주요 매개변수 중 하나입니다. 고로 내부의 온도는 약 1100°C이고 고압입니다. 고온과 고압은 조립을 매우 중요하게 만듭니다.

코크 오븐 열전대

코크스는 고로 작동 및 고온 금속 품질에 미치는 영향 측면에서 고로에 공급되는 가장 중요한 원료입니다. 코크스 제조 공정은 탄소를 농축하기 위해 산소 결핍 분위기에서 석탄을 고온(1100°C)으로 탄화하는 것을 포함합니다.

난로 내화 열전대

내화 열전대는 제철소 내화재의 시동 단계와 가동 단계에 매우 중요합니다. 이들은 일반적으로 미네랄 단열 구조의 매우 긴 길이의 열전대(최대 40m)입니다. 다양한 길이의 열전대는 용광로의 특정 영역에 대해 단일 플랜지로 그룹화될 수 있습니다.

DRI 킬른 열전대

일반적으로 DRI 킬른 응용 분야에 소형 또는 표준 커넥터가 있는 K형의 빠른 반응형 열전대이며, 일반적으로 즉각적인 온도를 확인하기 위한 휴대형 표시기와 함께 사용됩니다.

열전대는 시멘트 공장의 다양한 단위에서 널리 사용됩니다.

• 가마
• 클링커 온도
• 예열기.
• ESP(정전기 집진기) 시스템.
• 석탄 사일로.

제약 산업에서 열전대는 검증 및 프로세스에 사용됩니다. 다양한 응용 분야는 다음과 같습니다.

검증을 위해

• 압력솥
• Bung 프로세서
• 건열살균기(터널)
• 라이포라이저(FD)

프로세스를 위해

• 탱크
• 선박
• 보일러
• 반응기
• 증류탑
• 건조기
• 육아

• 열전대는 석유화학 산업의 다양한 응용 분야에 사용됩니다.
• 반응기, 크래커 및 액화가스 탱크용 다중점 열전대.
• 튜브 표면용 MI 열전대
• 유황 회수 장치
• 탱크 속 크래커와 액화 가스
• 유동 촉매 분해 장치(FCCU)