Termopara skórna: niezawodne rozwiązanie do pomiaru temperatury powierzchni rur przemysłowych

Wprowadzenie do termopar skórnych

Termopary powierzchniowe to specjalnie zaprojektowane elementy pomiarowe temperatury (wykonane bez osłony termometrycznej i z akcesoriami montażowymi), które służą do pomiaru temperatury powierzchni dowolnej rury ogniowej, rury grzewczej, rury reaktora, kotła lub dowolnego innego zespołu rur przemysłowych, w którym konieczne jest zainstalowanie czujnika wyłącznie na powierzchni, a nie zanurzenie go w rurze. Tego typu czujniki są instalowane na powierzchni, czyli powierzchni rury, co nazywa się ‘…‘termopara skórna’'. Końcówka termopary powierzchniowej ma stykać się z powierzchnią rury (której temperatura ma być mierzona) poprzez zespół płytki spawalniczej i rurki prowadzącej. Do montażu czujnika, zaciski spawalnicze są przyspawane do rury, wewnątrz której zamocowana jest termopara w taki sposób, aby podczas okresowych przeglądów można ją było łatwo wyciągnąć i odłączyć od rury.

Cechy konstrukcyjne

Każda termopara skórna jest produkowana poprzez proste połączenie przewodu w izolacji mineralnej z obudową głowicy. W zestawie, dla prawidłowego montażu i precyzyjnego pomiaru temperatury, znajdują się akcesoria. Materiał konstrukcyjny tych dodatkowych elementów zależy od zaleceń klienta i wymagań technicznych procesu. Główne elementy każdej termopary skórnej obejmują:

• Obudowa głowicy przeciwwybuchowej z nadajnikiem lub bez
• Kabel MI izolowany MgO (nazywany również ‘osłoną’)
• Podkładka spawalnicza (do przyspawania na rurze i przykrycia osłoną)
• Rurka prowadząca (do przymocowania za pomocą podkładki spawalniczej i przykrycia osłoną)
• Osłona termiczna (do neutralizacji wpływu otoczenia na złącze)
• Wężownica / pętle rozprężne (prawa lub lewa w zależności od kierunku przepływu ciepła)
• Zacisk spawalniczy / zaciski montażowe (do dodatkowego podparcia osłony)
• Regulowany element mocujący/trzpień w pobliżu głowicy
  

Rysunek 1: Zespół termopary rurowej przyspawany do powierzchni rury grzejnika/reaktora

Cel techniczny części i akcesoriów

• Obudowa głowicy w wykonaniu przeciwwybuchowym jest podłączona od strony zacisków, aby zakryć zaciski i blok ceramiczny. Może być wyposażona w przetwornik temperatury montowany na głowicy lub, jeśli przetwornik nie jest używany, sygnał temperatury można obserwować w sterowni za pomocą kabla kompensacyjnego. Obudowy głowic są wyposażone w podwójne przepusty kablowe i stopień ochrony IP-67.
• Tlenek magnezu jest stosowany jako materiał izolacyjny do rozdzielania dwóch elementów termopary. MOC tych dwóch elementów może się różnić w zależności od rodzaju termopary (np. w przypadku typu ‘K’ stosuje się elementy chromowe i alumelowe, izolowane proszkiem MgO (o czystości około 99%). Element i materiał izolacyjny są osłonięte metalową rurką, nazywaną ‘osłoną’.
• Płytkę spawalniczą stosuje się do przyspawania rury bezpośrednio na ostatnim końcu, tak aby umożliwić bezpośredni kontakt osłony termopary z rurą i uzyskać dokładny pomiar temperatury.
• Rurka prowadząca jest stosowana jako osłona końcówki osłony termopary i jest przyspawana do środkowej części płytki spawalniczej, tak aby osłona mogła być włożona do niej i utworzyć bezpośredni kontakt.
• Osłona termiczna jest stosowana w połączeniu z płytką spawalniczą, aby zapobiec wpływowi warunków atmosferycznych i temperatury płomienia na mierzalną powierzchnię styku termopary. Zastosowanie rurki prowadzącej pozwala na dokładniejszy pomiar temperatury powierzchni rurki.
• Cewka w osłonie lub pętle rozszerzalnościowe są zaprojektowane tak, aby uniknąć wpływu rozszerzalności cieplnej rury. Jeśli pętle rozszerzalnościowe nie zostaną uwzględnione podczas produkcji termopary, może dojść do jej uszkodzenia podczas rozszerzania rury, dlatego zawsze zaleca się uwzględnienie pętli. Pętle te mogą mieć kształt litery ‘S’, cewki, spirali, litery ‘V’ itp. Pętle ‘prawe’ lub ‘lewe’ mogą być formowane w zależności od kierunku rozszerzalności cieplnej rury.
• Zaciski spawalnicze lub zaciski montażowe są przyspawane do powierzchni rury w regularnych odstępach od siebie, aby zapewnić dodatkowe wsparcie dla osłony. Kabel MI lub osłona mogą być łatwo odłączone od tych zacisków.
• Na osłonie można zastosować opcjonalne, regulowane złącze zaciskowe lub króciec, w zależności od wymagań połączenia ze ścianką grzejnika. Mocowanie tego złącza/króćca może być wykonane ze stali nierdzewnej lub Inconelu, w zależności od temperatury pracy.

Dane techniczne

Jeśli chcesz dowiedzieć się, jak wybrać najlepszą termoparę skórną, zapoznaj się z naszym blogiem “Jak wybrać termoparę do rodzaju skóry?”

Klasyfikacja oparta na konstrukcji

W zależności od rodzaju konstrukcji podkładki wyróżnia się 4 rodzaje termopar skórnych:

1. Termopara skórna typu krawędzi noża
2. Termopara skórna typu spawanego
3. Wymienna termopara skórna o zakrzywionym kształcie
4. Termopara skórna typu paskowego lub zaciskowego

Czas reakcji termopary z ostrzem noża jest lepszy (około 5-6 sekund) niż pozostałych 3 typów (około 10 sekund). Konstrukcja nakładkowa jest rzadziej stosowana w przemyśle petrochemicznym. Termopara z płytką spawaną jest mniej dokładna niż termopara z ostrzem noża, choć obie zapewniają podobną powtarzalność. Ilustrację wszystkich 4 typów można zobaczyć na rysunku 2-5 w następujący sposób.

Rysunek 2: Układ podkładki krawędzi noża

Rysunek 3: Układ spawanych podkładek

Rysunek 4: Układ czcionki zakrzywionej

Rysunek 5: Układ typu pasek lub zacisk

Procedura krok po kroku montażu termopary na powierzchni rury

Krok 1: 1^ul. Etapem uruchomienia termopary powierzchniowej jest oczyszczenie powierzchni rury grzewczej, na której ma zostać zainstalowana. Czyszczenie powierzchni obejmuje usunięcie kurzu i rdzy, które mogą znajdować się na powierzchni. Usuwanie kurzu odbywa się poprzez zwykłe czyszczenie ściereczką, a usuwanie rdzy poprzez szlifowanie. Podczas szlifowania należy upewnić się, że szlifowanie nie jest zbyt intensywne, a raczej powoduje zmniejszenie grubości ścianki rury. Szlifowanie wykonuje się głównie w miejscu połączenia termopary. Powierzchnia szlifowania zależy od długości osłony termicznej oraz liczby i rozmiaru zacisków montażowych. Przed rozpoczęciem montażu należy zdjąć głowicę z osłony poprzez jej otwarcie.

Krok 2: 2ⁱ Etap ten obejmuje spawanie nakładki spawalniczej (połączonej z osłoną i rurą prowadzącą) na powierzchni rury. Przed spawaniem należy upewnić się, że termopara i jej zaciski są prawidłowo ułożone na powierzchni. Nakładkę spawalniczą należy spawać z trzech stron, aby zapewnić prawidłowy kontakt osłony/złącza z powierzchnią rury.

 Krok 3: 3^rd Etap ten obejmuje spawanie osłony termicznej na powierzchni rury nad nakładką spawalniczą w taki sposób, aby zminimalizować wpływ warunków otoczenia na złącze termopary i uzyskać dokładny pomiar temperatury. Podczas spawania osłony termicznej na powierzchni rury należy upewnić się, że wybrano odpowiedni pręt pachwinowy i spawanie wykonano z trzech stron.

 Krok 4: 4^t Etap ten obejmuje przyspawanie zacisków montażowych do powierzchni rury w regularnych odstępach. Liczba zacisków zależy od całkowitej długości termopary, a zalecana maksymalna odległość między dwoma kolejnymi zaciskami wynosi 500 mm. Zacisków tych nie należy spawać bezpośrednio z osłoną. Badanie penetracyjne można wykonać dla wszystkich spoin w celu sprawdzenia wytrzymałości spoiny.

 Krok 5: Piątka^t Krok ten obejmuje ponowne podłączenie obudowy głowicy z osłoną termopary i przewodami do listwy zaciskowej wewnątrz głowicy. Odczyty temperatury powierzchni można uzyskać za pomocą kabli kompensacyjnych/przedłużających w sterowni.

Wniosek

Montaż termopary powierzchniowej zapewnia precyzyjny sposób pomiaru temperatury powierzchni rury w różnych zastosowaniach, w których nie zaleca się zanurzania elementu mierzącego temperaturę wewnątrz rury lub przewodu. Tempsens Polska Dostarczamy termopary powierzchniowe z różnymi osłonami MOC i rozmiarami, zgodnie z wymaganiami technicznymi klienta. Zastosowanie odpowiednich akcesoriów, takich jak osłona termiczna, podkładka spawalnicza, rurka prowadząca i zaciski montażowe, pozwala termoparom powierzchniowym dostarczać dokładne dane temperaturowe i szybciej reagować. Elastyczna konstrukcja z pętlami rozprężnymi zapewnia dodatkową zaletę, dzięki której ich wydajność nie ulega znacznemu pogorszeniu w wyniku rozszerzalności cieplnej. Zamiast zwykłej termopary lub czujnika RTD, termopary powierzchniowe stanowią stosunkowo lepsze rozwiązanie do pomiaru temperatury i są obecnie powszechnie akceptowane w różnych gałęziach przemysłu przetwórczego.

Więcej szczegółów znajdziesz na naszej stronie –Termopara skórna

 Dzwonić - +91-9358835576 Lub E-mail – [email protected], [email protected]

Często zadawane pytania

• Czym jest termopara skórna? Wymień jej różne akcesoria.
  Termopara powierzchniowa to element temperaturowy z izolacją mineralną, specjalnie stosowany do pomiaru temperatury powierzchni dowolnej rury bez zanurzania w niej. Jest on montowany na powierzchni rury i nazywany termoparą powierzchniową. Akcesoria do termopary powierzchniowej obejmują płytkę spawalniczą, rurkę prowadzącą, osłonę termiczną, zacisk montażowy, kołek itp.

• Jaki jest cel pętli rozprężnych wyposażonych w termoparę skórną?
  Pętle rozszerzalnościowe zapewniają elastyczność termopary zamontowanej na rurze, dzięki czemu nie występuje efekt rozszerzalności cieplnej rury. Pętle rozszerzalnościowe są niezbędnym wymogiem, który gwarantuje, że izolacja lub element konstrukcyjny nie ulegną uszkodzeniu w wyniku rozszerzalności cieplnej rury.

• Jaki jest cel osłony termicznej stosowanej w przypadku termopary skórnej?
  Osłona termiczna stanowi zewnętrzną osłonę pola lutowniczego i rurki prowadzącej, dzięki czemu pomiar temperatury za pomocą końcówki osłony nie będzie zakłócany przez warunki otoczenia. Zastosowanie osłony termicznej z polem lutowniczym umożliwia dokładny pomiar temperatury i krótki czas reakcji. Jest ona wypełniona materiałem izolacyjnym znanym jako ‘owool’.

• Jaki jest cel rurki prowadzącej wyposażonej w termoparę skórną?
  Rurka prowadząca stanowi zewnętrzną osłonę osłony termopary. Jest ona przyspawana do nakładki spawalniczej, a nakładka spawalnicza jest następnie przyspawana do rurki. Kształt rurki prowadzącej jest zakrzywiony w ćwiartkę lub połowę, w zależności od średnicy rurki. Osłona termopary jest wsuwana do rurki prowadzącej.

• Jakie są kryteria projektowe przy wyborze materiału osłony termopary skórnej?
  Wybór materiału osłony zależy przede wszystkim od mierzonej temperatury roboczej. Inne czynniki obejmują materiał rurki, której temperatura ma być mierzona, poziom twardości materiału osłony i kompatybilność z elementem termopary / izolacją MgO.

• Jakie są obszary zastosowań termopar skórnych?
  Termopary powierzchniowe są powszechnie stosowane do pomiaru temperatury powierzchni rur w różnych gałęziach przemysłu, takich jak przemysł petrochemiczny, hutniczy, elektrownie, cementowy, kotłowy, piecowy, zastosowania chemiczne itd.

• Jakie czynniki wpływają na czas reakcji termopary skórnej?
  Czas reakcji zależy głównie od poziomu kontaktu między osłoną termopary a rurką oraz rodzaju złącza zastosowanego między elementami termopary. Złącze uziemione ma lepszy czas reakcji niż złącze nieuziemione. Podobnie, termopara typu „nóż-ostrze” ma krótszy czas reakcji niż pozostałe trzy typy, dzięki doskonałemu kontaktowi między końcówką osłony a powierzchnią rurki. Czasami czas reakcji można również wydłużyć, stosując pastę termoprzewodzącą z silikonu.