Способ установки датчиков температуры

Размещение датчиков температуры

Цель нашей компании — предложение надежных средств технологического контроля, чтобы продукция наших клиентов была качественной

Варианты установки термометров сопротивления и термопар на месте эксплуатации

Проектирование и монтаж на трубопроводах компонентов систем учета и регулирования (термосопротивления или термопар) осуществляется на основании межгосударственного стандарта СНГ — ГОСТ 8.586.5 и стандарта СТТ-05-09.

Установка температурного датчика производится при использовании защитной арматуры. Ниже предложены варианты монтажа термометров сопротивления и термопар на объекте, используя при установке бобышку, защитную гильзу (термокарман) и медную прокладку.

Установка термометра на трубопроводе или в системе отопления при помощи гильзы под термометр (термокармана) позволяет произвести замену датчиков температуры без разгерметизации технологической системы. Такой способ монтажа термосопротивления и термопар облегчает обслуживание объекта в отличие от стандартной врезки или вварки промышленного датчика температуры.

1. Монтаж датчика температуры с подвижным штуцером с применением бобышек

2. Монтаж датчиков температуры с неподвижным штуцером с применением бобышек (соединение по ГОСТ 22526-77)

3. Монтаж датчиков температуры с подвижным штуцером с применением бобышки и защитных гильз

Такая установка позволяет зафиксировать головку преобразователя независимо от штуцера (клеммная головка не крутится вокруг оси при вкручивании). Это также облегчает подключение и позволяет установить клеммную головку в направлении присоединительного провода.

Источник

Тема: Арматура для монтажа датчиков температуры

Опции темы

Отображение

Арматура для монтажа датчиков температуры

— различные варианты установки датчиков температуры на объекты измерения

— арматура, которая для этого пригодится: защитные гильзы, бобышки и резьбовые штуцеры

— для чего нужна термопаста и трансформаторное масло? Когда использовать либо то, либо другое?

— тонкости применения накладных датчиков температуры

— ГОСТ, регламентирующий глубину погружения датчиков температуры и их правильную установку

Автор: Сергей Филимонов, инженер по продукту «Сопутствующая арматура»

Последний раз редактировалось Зоя; 16.07.2019 в 13:53 .

Ниже та же статья для тех, кто хочет почитать ее прямо здесь

Арматура для монтажа датчиков температуры

На предприятиях, где используются датчики температуры, встречаются различные варианты креплений датчиков. В этой статье мы рассмотрим основные варианты креплений датчиков и сопутствующую арматуру для них – бобышки, штуцеры и гильзы.

Варианты креплений датчиков температуры

1. Рассмотрим канальное крепление подробнее, потому что именно здесь используется арматура для монтажа

Одним из основных вариантов присоединения датчиков температуры является резьбовое. Для резьбового соединения должно быть предусмотрено посадочное отверстие с внутренней резьбой. Данным закладным устройством является бобышка, которая приваривается к трубе или ёмкости.

Бобышки бывают трёх видов:

Длину бобышки нужно выбирать в зависимости от длины погружения датчика температуры. В свою очередь длина применяемого термопреобразователя зависит от диаметра трубы, в которую он монтируется. Важно также учитывать удобство монтажа на объекте. В любом случае с расчетом длины погружения вам поможет межгосударственный стандарт ГОСТ 8.586.5-2005.

Датчики с неподвижным несъёмным штуцером

Поскольку у данных моделей штуцер неподвижный, и он просто вкручивается в бобышку, для монтажа используются прямая или угловая бобышки.

Пример маркировки бобышек ОВЕН:

Датчики с подвижным несъёмным штуцером

В данном варианте датчик оснащен резьбовым штуцером подвижного типа, который свободно передвигается от упорной шайбы до коммутационной головки. В этом случае для крепления используем прямую бобышку с внутренним упором.
Прямая бобышка с внутренним упором, соприкасаясь с упорной шайбой датчика, не даёт ему «провалиться». Затем в бобышку вкручивается подвижный штуцер до упора, чтоб датчик не «гулял».

Пример маркировки бобышек ОВЕН:

Датчики с гладкой монтажной частью

В данном случае для монтажа датчика в бобышку используется подвижный съемный штуцер ОВЕН ШП, который можно закрепить в любом месте монтажной части датчика.
Подвижный штуцер состоит из двух частей, которые соединяются между собой резьбой, а между ними есть фторопластовое уплотнение. При соединении двух частей уплотнение сжимается, и штуцер фиксируется на датчике в нужном месте. Далее эту конструкцию монтируем в бобышку.

Пример маркировки штуцера подвижного ОВЕН:

— диаметр монтажной части датчика:
если монтажная часть датчика имеет диаметр 8 мм, то подвижный штуцер выбираем диаметром 8,5 мм, чтобы в него спокойно прошла монтажная часть нашего датчика в 8 мм (см. пример).

— материал стали, из которой он выполнен:
материал штуцера может отличаться от материала монтажной части датчика по максимально допустимой температуре и выносливости по отношению к измеряемой среде. В штуцерах компании ОВЕН в качестве уплотнения используется Фторопласт-4 ГОСТ10007-80 – до +260 °С. На более высокие температуры можно использовать штуцеры с цельным корпусом.

Дополнительная защита для датчиков температуры –
защитные гильзы

Еще один вид арматуры – гильзы защитные ОВЕН ГЗ. Применяются для защиты датчиков температуры, работающих в измеряемой среде с повышенным давлением, и служат для безопасного извлечения или замены датчика без нарушения герметизации системы и прерывания технологического процесса. В тех случаях, если среда агрессивна по отношению к материалу самого датчика, используются гильзы из специальных сплавов, которые нейтральны к измеряемой среде.
Защитные гильзы бывают двух видов:

Крепление резьбовых гильз производится в бобышки типа Б.П.1 или Б.У.1. При монтаже датчиков в резьбовые гильзы нужно учитывать их присоединительные резьбы.

Крепление фланцевых гильз осуществляется на ответном фланце. При монтаже датчиков в фланцевые гильзы учитываем присоединительной резьбы и диаметр монтажной части датчика.

Варианты заполнения пустот между датчиком и гильзой: жидкое масло и термопаста

Добиться идеального контакта «металл в металл» между датчиком и гильзой невозможно, внутри всегда будет образовываться воздушная прослойка. Но воздух – плохой проводник тепла, поэтому прослойку обычно заполняют трансформаторным маслом или термопастой – для увеличения теплопроводности и снижения показателя тепловой инерции.

Если датчик монтируется в стенку емкости, то обычно сначала вваривают угловую бобышку и в нее закручивают гильзу и датчик под углом 45 градусов к стенке емкости. При данном монтаже гильзу заполняют жидким маслом или термопастой. Если же датчик с гильзой монтируется в дно ёмкости, то для заполнения гильзы используют только термопасту, так как жидкое масло может вытечь.

2. Крепление накладных датчиков температуры

Такой способ установки привлекателен тем, что при создании специального посадочного места не надо напрямую контактировать и вмешиваться в среду измерения процесса.
Накладной датчик необходимо устанавливать на неизолированном участке трубы. Для обеспечения максимальной площади соприкосновения с чувствительным элементом датчика рекомендуется тщательно зачистить контактную поверхность трубы. Для улучшения теплопроводности при монтаже датчика на трубу рекомендуем использовать термопасту. При этом чувствительный элемент датчика должен плотно прилегать к поверхности трубы. Фиксируется накладной датчик обычно хомутом.

накладной датчик измеряет температуру теплоносителя косвенно, и быстрота реакции датчика зависит от толщины трубы, теплопроводности материала и правильности установки датчика. Данный метод измерения нельзя использовать для коммерческого учёта, где требуется высокая точность данных и которой можно добиться только непосредственным контактом со средой.

Правила монтирования датчиков температуры

Многие спрашивают: «А есть ли официальная документация и ГОСТы, где прописано, как нужно производить установку датчиков температуры и как рассчитать нужную длину погружения?» Да, такой документ есть – это межгосударственный стандарт ГОСТ 8.586.5-2005. Монтирование средств измерения температуры описано в пункте 6.3.

Хотите проверить свои знания?

Последний раз редактировалось Зоя; 16.07.2019 в 15:43 .

Источник

Датчики температуры. Типы, устройство, принцип работы. Схемы подключения

Контроль температуры повсеместно задействуется в технологических процессах, позволяя выбирать подходящий режим работы или отслеживать изменения состояния материала. Температурный режим одинаково важен как при включении духовки на кухне, так и в доменных печах при плавлении стали, а отклонение от нормальной работы может привести к аварии и травмированию людей. Чтобы избежать неприятных последствий и обеспечить возможность регулирования степени нагрева используется датчик температуры.

Разновидности, устройство и принцип работы

В ходе развития и совершенствования технологий датчик температуры, как измерительное приспособление, претерпел множественные изменения и модернизации. Благодаря чему сегодня они представлены в большом разнообразии, которые можно разделить по нескольким критериям. Так, в зависимости от способа передачи и отображения данных об измерениях температуры они подразделяются на цифровые и аналоговые. Цифровые устройства являются более современным решением, так как информация в них отображается на дисплее и передается по электронным каналам коммуникации, аналоговые имеют циферблатное отображение данных, электрический или механический способ передачи измерений.

В зависимости от принципа действия все датчики можно подразделить на:

• термоэлектрические;
• полупроводниковые;
• пирометрические;
• терморезистивные;
• акустические;
• пьезоэлектрические.

Термоэлектрические

В основе работы термоэлектрического датчика лежит принцип термопары (см. рисунок 1) – у всех металлов существует определенная валентность (количество свободных электронов на внешних атомарных орбитах, не задействованных в жестких связях). При воздействии внешних факторов, сообщающих свободным электронам дополнительную энергию, они могут покинуть атом, создавая движение заряженных частиц. В случае совмещения двух металлов с различным потенциалом выхода электронов и последующим нагреванием места соединения возникнет разность потенциалов, получившая название эффекта Зеебека.

Рис. 1. Устройство термопары

На практике применяется несколько разновидностей термоэлектрических датчиков температуры, так, согласно п.1.1 ГОСТ Р 50342-92 они подразделяются на:

• вольфрамрений-вольфрамрениевые (ТВР) – применяется в средах с большой рабочей температурой порядка 2000°С;
• платинородий-платинородиевые (ТПР) – отличаются высокой себестоимостью и высокой точностью измерений, применяются я в лабораторных измерениях;
• платинородий-платиновые (ТПП) – оснащаются защитной трубкой из металла и керамической изоляцией, обладают высоким температурным пределом;
• хромель-алюмелевые (ТХА) — широко применяются в промышленности, способны охватывать диапазон температуры до 1200°С, используются в кислых средах;
• хромель-копелевые (ТХК) – характеризуются средним температурным показателем, монтируются только в неагрессивных средах;
• хромель-константановые (ТХК) — актуальны для газовых смесей и разжиженных аэрозолей нейтрального или слабокислого состава;
• никросил-нисиловые (ТНН) – применяются для устройств среднего температурного диапазона, но обладают длительным сроком эксплуатации;
• медь-константановые (ТМК) – характеризуется наименьшим пределом измерений до 400°С, но отличается устойчивостью к влаге и некоторым категориям агрессивных сред;
• железо-константановые (ТЖК) – применяются в среде с разжиженной атмосферой или вакуумного пространства.

Такое разнообразие температурных датчиков на основе термопары позволяет охватывать любые сферы человеческой деятельности.

Полупроводниковые

Изготавливаются на основе кристаллов с заданной вольтамперной характеристикой. Такие датчики температуры работают в режиме полупроводникового ключа, аналогично классическому биполярному транзистору, где степень нагревания сравнима с подачей потенциала на базу. При повышении температуры полупроводниковый датчик начнет выдавать большее значение тока. Как правило, самостоятельно полупроводник не используется для измерения нагрева, а подключается через цепь усилителя (см. рисунок 2).

Рис. 2. Подключение полупроводникового датчика через усилитель

Отличаются широким диапазоном производимых измерений и возможностью подстройки датчика в соответствии с рабочими параметрами оборудования. Являются высокоточным типом, мало зависящим от продолжительности эксплуатации. Обладают небольшими габаритами, за счет чего легко устанавливаются в схемах, радиоэлементах и т.д.

Пирометрические

Работают за счет специальных датчиков – пирометров, которые позволяют улавливать малейшие температурные колебания рабочей поверхности любого предмета. Непосредственно сам чувствительный элемент представляет собой матрицу, реагирующую на определенную частоту температурного диапазона. Этот принцип положен в основу измерений бесконтактным термометром, который получил широкое распространение в период борьбы с коронавирусом. Помимо этого их применение активно используется для тепловизионного контроля конструктивных элементов, оборудования, зданий и сооружений.

Рис. 3. Принцип действия пирометрического датчика

Терморезистивные

Такие датчики температуры выполняются на основе терморезисторов – устройств с определенной зависимостью сопротивления от степени нагрева основного материала. С повышением температуры, изменяется и проводимость резистора, благодаря чему вы можете следить за состоянием нужного объекта.

Основным недостатком терморезистивного датчика является малый диапазон измеряемой температуры, но он способен обеспечивать хороший шаг измерений и высокую точность в десятых и сотых долях градусов Цельсия. Из-за чего их нередко включают в цепь с применением усилителя, расширяющего рабочие пределы.

Акустические

Акустические датчики температуры функционируют по принципу определения скорости прохождения звуковых колебаний в зависимости от температуры материала или поверхности . Непосредственно сам сенсор производит сравнение скорости звука, генерируемого источником, которая будет отличаться, в зависимости от степени нагрева (см. рисунок 4). Такой тип является бесконтактным и позволяет производить замеры в труднодоступных местах или на объектах повышенной опасности.

Рис. 4. Звуковой датчик температуры

Пьезоэлектрические

Работа датчика основана на эффекте распространения колебаний кварцевого кристалла при прохождении электрического тока. Но, в зависимости от температуры окружающей среды, будет меняться и частота колебаний кристалла. Принцип фиксации температурных изменений заключается в измерении частоты колебаний и последующем сравнении с установленной градуировкой номиналов для разных температур.

Схемы подключения

Основные отличия в подключении датчика температур обуславливаются сферой его применения и конструктивными особенностями. Так, в рамках статьи, мы рассмотрим несколько наиболее распространенных и интересных вариантов. Таковыми является подключение с помощью двухпроводной и трехпроводной схемы.

Рис. 5. Двухпроводная схема подключения

На рисунке 5 приведен вариант двухпроводного присоединения измерительного устройства. Этот принцип рекомендуется для всех датчиков температуры с небольшим расстоянием до контролируемого объекта. Так как сопротивление самого чувствительного элемента R_t мало измениться от сопротивления соединительных проводников R₁ и R₂, соответственно, поправка на измерения будет минимальной.

Рис. 6. Трехпроводная схема подключения

При больших расстояниях, от 150 м и более, подключение датчика следует выполнять по трехпроводной схеме, в которой существенно снижается погрешность на сопротивление в проводах R₁, R₂, R₃.

Рис. 7. Схема подключения датчика температуры двигателя

Практически в каждом современном авто осуществляется постоянный контроль температурных параметров мотора. Поэтому использование датчика является обязательным требованием безопасности. Согласно двухпроводной схемы (рисунок 7) датчик подключается одним выводом на отдельно стоящий концевик капота, который не имеет каких-либо подключений к цепи. А второй вывод, подсоединяется к блоку сигнализации установленным порядком, в соответствии с моделью.

Рис. 8. Схема подключения цифрового датчика температуры

На рисунке 8 приведен пример включения цифрового датчика Dallas. Это модель с тремя выводами, первый из которых, согласно распиновки GND подключается к заземляющему выводу микроконтроллера, второй DATA к выводу PIN 2, а третий к клемме питания +5 В. Между третей и второй ножкой включается резистор на 4,7кОм.

Примение

Сфера применения датчиков температуры охватывает как бытовые приборы, так и оборудование общепромышленного назначения, сельскохозяйственную отрасль, военную промышленность, аэрокосмический сектор. Каждый из вас может встретить их у себя дома в нагревательных приборах – бойлерах, духовках, мультиварках или хлебопечках.

В тяжелой промышленности тепловые сенсоры позволяют контролировать степень нагрева печей, воздуха в рабочей области, состояние трущихся поверхностей. В медицине их используют для контроля температуры в труднодоступных местах или для упрощения различных процедур.

Многие автолюбители часто сталкиваются с анализаторами температуры, контролирующими состояние масла или другой охлаждающей жидкости. На сети железных дорог они позволяют отслеживать нагрев букс и колесных пар. В энергетике с их помощью обследуются контактные соединения и качество прилегания поверхностей.

Как подобрать?

При выборе датчика температуры необходимо руководствоваться такими критериями:

• если датчик будет соприкасаться или располагаться внутри измеряемой среды, то берется контактная модель, если находиться вне объекта, то бесконтактная;
• условия и состояние среды, в которой он будет функционировать (влажность, агрессивные вещества и т.д.) должны соответствовать возможностям датчика;
• шаг и градуировка измерений должны обеспечивать удобную эксплуатацию и датчика, и оборудования;
• если датчик подлежит замене в ходе эксплуатации, то устанавливаются сменные варианты;
• при выборе датчика температуры для замены неисправного, лучше воспользоваться его VIN кодом;
• предел рабочих температур должен охватывать все возможные значения нагрева, некоторые из них приведены в таблице ниже.

Таблица: температурные пределы датчиков термоэлектрического типа

Источник