Jakie są rodzaje przewodów termoparowych?

Drut termoelementowy jest sprzedawany na podstawie litery. K, J, T, E, N, R, S i B to osiem oznaczeń literowych powszechnie stosowanych w przemyśle, a każde z nich jest opublikowaną parą dwóch różnych metali z własną tabelą napięć, własnym zakresem temperatur i własnym dopuszczalnym błędem. Litera jest jedyną rzeczą, której potrzebuje przyrząd, aby zamienić milivolty na temperaturę, dlatego jest to pierwsza linia w każdej specyfikacji.

Co litera ustala, a co pozostawia otwarte

Litera odpowiada jednocześnie na cztery pytania: jakie dwa stopy są w środku, dla jakiego zakresu temperatur scharakteryzowano parę, ile błędu jest dopuszczalne, gdy drut jest nowy, i jaki powinien być kolor izolacji. Te cztery powody istnienia liter, ponieważ kupujący w jednym kraju i przyrząd w innym mogą uzgodnić odczyt bez wymiany tabel.

Litera nie odpowiada na pytanie, gdzie ten drut może być użyty. Nominalny zakres w karcie katalogowej to przedział, w którym zachowuje się para, i nie jest to granica instalacji. Przekrój przewodu, izolacja, osłona i atmosfera odejmują temperaturę od góry, a te należą do kupującego, ponieważ norma nic o nich nie mówi.

Osiem typów literowych

Cztery z ośmiu to pary metali nieszlachetnych, zbudowane na niklu, żelazie i miedzi, a cztery to pary metali szlachetnych zbudowane na platynie i rodzie. Dwie grupy są wycenione daleko od siebie i zachowują się inaczej, a podział jest pierwszą rzeczą, którą należy wiedzieć.

Trzy fakty dotyczące tej tabeli zasługują na wyróżnienie, ponieważ każdy z nich zmienia decyzję. Typ E ma najwyższe wyjście spośród wszystkich standardowych typów, więc niewielka zmiana temperatury powoduje większy sygnał, a przyrząd ma łatwiejsze zadanie; dlatego częściej znajduje się go na stołach warsztatowych niż w ogólnych zastosowaniach procesowych. Typ B ma najniższe wyjście spośród ośmiu, a jego opublikowane dane wskazują, że odczytuje się tak samo w temperaturze 0 °C i 42 °C, dlatego nie można go stosować w niskich temperaturach. A typ K obejmuje najszerszy zakres typów metali nieszlachetnych, co jest w dużej mierze powodem, dla którego jest domyślny.

Pary wolframowo-molibdenowe nie znajdują się w tej tabeli celowo. Typy C i D wykorzystują odpowiednio W5Re/W26Re i W3Re/W25Re i nie są oznaczeniami literowymi w tym samym sensie: są objęte normą ASTM E1751, przewodnikiem dla kombinacji nieoznaczonych literowo i znajdują się poza tabelami oznaczonymi literowo. Specyfikacja, która wymaga pary wolframowej, to inna rozmowa niż ta, która wymaga litery.

Zakres w karcie katalogowej nie jest zakresem w użyciu

Podaje się zakres nominalny dla pary stopów. Opublikowane górne granice poniżej dotyczą termopar chronionych, w osłonie zamkniętej, i różnią się w zależności od przekroju przewodu. Ten sam typ, który jest oceniany na 1 250 °C na papierze, jest oceniany na 760 °C w najcieńszym podanym przekroju.

Istnieje również drugi zakres, który powoduje spory. Tabele tolerancji nie obejmują pełnego zakresu nominalnego. Zgodnie z normą ASTM E230 opublikowane granice dotyczą typu J od 0 do 760 °C, typów K i N od 0 do 1 260 °C, typu T od 0 do 370 °C, typu E od 0 do 870 °C, typów R i S od 0 do 1 480 °C, a typu B od 870 do 1 700 °C. Poza tymi zakresami drut nie jest kupowany na podstawie opublikowanej granicy, niezależnie od tego, co mówi zakres nominalny, a wartości procentowe dotyczą odczytów powyżej zera.

Tolerancja: dwa systemy, dwa zestawy liczb

Europa i Ameryka Północna opisują ten sam drut w różnych językach, a te dwa nie są wymienne w zamówieniu. Ameryka Północna używa klas, zwanych limitami standardowymi i limitami specjalnymi, i podaje każdą jako większą z ustalonej liczby stopni lub procentu odczytu. Norma IEC 60584 dzieli drut na klasy, ponumerowane 1, 2 i 3, i podaje każdą w odniesieniu do zakresu temperatur.

Wyrażenie „większe z” ma większe znaczenie, niż się wydaje. Standardowy typ K odczytujący 500 °C może być obarczony błędem ±3,75 °C, ponieważ 0,75% z 500 jest większe niż stałe 2,2 °C; drut klasy specjalnej w tym samym punkcie może być obarczony błędem 2,0 °C. Poniżej około 293 °C stała liczba przejmuje kontrolę i rządzi zamiast tego. Zatem błąd, do którego kupujący jest uprawniony, nie jest stały, a twierdzenie o dokładności, które nie podaje temperatury, nie jest w ogóle twierdzeniem.

Dwie dalsze pułapki tkwią w porównaniu. Typ J jest objęty zakresem do 750 °C zgodnie z normą IEC i 760 °C zgodnie z normą ASTM, więc karta katalogowa napisana zgodnie z jedną normą i odczytana zgodnie z drugą będzie wyglądać na błędną o 10 °C. A klasy IEC to zakresy, więc ten sam drut klasy 2 ma dwa różne numery w zależności od tego, gdzie w swoim zakresie jest używany. Kiedy drut jest cytowany, norma musi być podana obok klasy lub gatunku, w przeciwnym razie liczba nic nie znaczy.

Kod kolorystyczny i błąd, który powoduje

Kolor izolacji ma na celu identyfikację typu bez czytania nadruku, a dwie normy za nim się nie zgadzają. Zgodnie z ANSI MC96.1 i ASTM E230 przewód ujemny jest zawsze czerwony, a przewód dodatni ma kolor typu. Zgodnie z IEC 60584 przewód ujemny jest zamiast tego biały, co zmienia każdą parę.

Żółto-czerwony kabel typu K w panelu północnoamerykańskim i zielono-biały w sprzęcie importowanym to ten sam termopara w dwóch dialektach. Wynikają z tego dwa błędy, oba popełniane na zaciskach, a nie na etapie projektowania. Pierwszy to polaryzacja: odwrócenie nóg pary odwraca odczyt, a wynik wygląda jak problem z kalibracją. Drugi to kabel przedłużający. Każde połączenie między różnymi metalami dodaje własne napięcie, więc zwykły kabel miedziany biegnący między czujnikiem a przyrządem wprowadza połączenia, których nigdy nie było w obliczeniach. Kabel przedłużający musi pasować do litery typu na całej długości, a norma musi być podana przy zamawianiu kabla.

Co zawodzi w każdym typie

Żaden typ nie zawodzi losowo. Każdy ma znaną słabość, a większość z nich objawia się zmianą odczytu, bez widocznych uszkodzeń.

Wybór typu w pięciu krokach

Kolejność kroków ma znaczenie, ponieważ pierwsze dwa eliminują typy, a pozostałe tylko wybierają spośród tego, co pozostało.

1. Zakres temperatur. Wybierz typ, którego opublikowany zakres pozostawia zapas powyżej szczytu, a następnie zmniejsz go dla przekroju, izolacji i osłony. Liczba nominalna jest punktem wyjścia, a nie odpowiedzią.
2. Atmosfera. Warunki utleniające pasują do K, N, R i S. Próżnia, warunki obojętne i redukujące pasują do J. Wilgoć sprzyja T i wyklucza J. Wodór i gazy redukujące wykluczają typy platynowe.
3. Dokładność. Zdecyduj, czy standardowe limity są wystarczające przed wyceną klasy specjalnej, i pamiętaj, że wynik jest tylko tak dobry, jak obsługa złącza referencyjnego i przyrząd za nim.
4. Przyrząd i kabel. Kontroler, nadajnik lub rejestrator musi być ustawiony na dokładną literę, a kabel przedłużający musi do niej pasować do zacisków.
5. Standard kolorów. Potwierdź, czy strona odczytuje kolory ANSI czy IEC przed przecięciem drutu.

Te pięć kroków daje krótką specyfikację, a specyfikacja jest tym, co powinno zawierać zamówienie.

Pytania zadawane przez kupujących

Który typ termopary jest najczęstszy?

Typ K, zdecydowanie. Obejmuje najszerszy zakres typów metali nieszlachetnych, jest najtańszy z czterech par ogólnego przeznaczenia, a prawie każdy kontroler i nadajnik obsługuje go od razu. Co go wyklucza, to atmosfera: jest to niewłaściwy wybór w próżni lub w piecu, który naprzemiennie pracuje w warunkach utleniających i redukujących.

Który typ jest najdokładniejszy?

Typy R i S, na papierze. Ich specjalne limity to ±0,6 °C lub 0,1% odczytu, najciaśniejsze z ośmiu, a typ S jest często używany jako odniesienie. Wśród typów metali nieszlachetnych typ T jest najciaśniejszy przy ±0,5 °C lub 0,4%, co jest częścią powodu, dla którego jest używany do pracy w zimnym łańcuchu i w laboratorium. Dokładność na papierze nie jest dokładnością w terenie: złącze referencyjne, kabel przedłużający i przyrząd dodają błąd.

Co mówi kolor drutu termopary?

Jeśli wiesz, do jakiego standardu został pokolorowany. Zgodnie z ANSI noga ujemna jest czerwona, a noga dodatnia przyjmuje kolor typu, więc para typu K jest żółto-czerwona. Zgodnie z IEC noga ujemna jest biała, a ta sama para typu K jest zielono-biała. Para, która wygląda nietypowo, jest bardziej prawdopodobna, że należy do innego standardu niż niewłaściwy czujnik.

Jaka jest różnica między limitami standardowymi a limitami specjalnymi?

Dopuszczalny błąd, i około połowa z niego. Dla typu K limit standardowy wynosi ±2,2 °C lub 0,75%, a limit specjalny ±1,1 °C lub 0,4%, w zależności od tego, która z tych dwóch liczb jest większa w danej temperaturze. Norma IEC opisuje ten sam drut za pomocą numerów klas zamiast gatunków, a numery nieznacznie się różnią, więc norma musi być podana w zamówieniu.

Czy mogę zastąpić typ N typem K?

Nie bez zmiany reszty pętli. Typ N został opracowany jako bardziej stabilna alternatywa dla K w warunkach długotrwałego ciepła i ma te same opublikowane limity, ale jest to inna para stopów z inną tabelą napięć. Nadajnik, kontroler lub rejestrator musi być ustawiony na N, a kabel przedłużający musi być również typu N, w przeciwnym razie odczyt zostanie pobrany z niewłaściwej tabeli.

Dlaczego ten sam drut ma dwa różne limity temperatury?

Ponieważ zakres nominalny opisuje parę stopów, a limit serwisowy opisuje instalację. Para typu K jest charakteryzowana od −200 do 1 250 °C, ale opublikowany górny limit dla chronionej termopary spada z 980 °C w 20 AWG do 760 °C w 30 AWG, a tabele tolerancji ASTM obejmują węższy zakres niż zakres nominalny w każdym przypadku. Obowiązujący limit jest najniższy z trzech.

Podsumowanie

Osiem typów literowych to skrót od czterech rzeczy naraz: pary stopów, zakresu, dla którego para została scharakteryzowana, dopuszczalnego błędu i koloru izolacji. Typ K jest domyślnym typem ogólnego przeznaczenia, T i E obejmują zimny koniec i koniec o wysokiej rozdzielczości, N jest bardziej stabilnym typem metalu nieszlachetnego powyżej 1 000 °C, a R, S i B obejmują skrajności w cenie platyny. To, czego litera nie ustala, to limit w użyciu, który decyduje przekrój, konstrukcja i atmosfera.

DLX Alloy produkuje stopy niklu w Changzhou, Jiangsu od 2002 roku, na terenie o powierzchni 12 000 m², posiadającym certyfikat ISO 9001 i audytowanym przez SGS. Drut termoelementowy jest dostarczany w ośmiu powyższych typach literowych, jako drut goły i jako kabel z izolacją mineralną: podaj typ, klasę lub gatunek, zakres i konstrukcję, aby uzyskać potwierdzoną wycenę.

Referencje

1. ASTM E230/E230M, tabele temperatury-siły elektromotorycznej dla standardowych termopar. Źródło limitów błędów, zakresów, w których te limity mają zastosowanie, oraz kodu kolorystycznego w formie ANSI.
2. IEC 60584-1, termopary: specyfikacje i tolerancje SEM. Źródło systemu klas i tabeli tolerancji.
3. IEC 60584-3, termopary: kable przedłużające i kompensacyjne, tolerancje i system identyfikacji. Źródło kodu kolorystycznego IEC i białej ujemnej nogi.
4. ANSI MC96.1, termopary do pomiaru temperatury. Źródło przypisań kolorów ANSI, w których ujemna noga jest czerwona dla każdego typu.
5. ASTM E1751/E1751M, przewodnik po tabelach temperatury-SEM dla kombinacji termopar nieoznaczonych literowo. Źródło pozycji par wolframowo-molibdenowych, typów C i D, poza oznaczeniami literowymi.
6. Porównanie typów termopar TE Connectivity. Źródło nazw handlowych, zakresów zastosowań, tabel specyfikacji projektowych i zalecanych górnych limitów według przekroju drutu.
7. Opublikowana tabela typów termopar i porównanie tolerancji, Tripoint Technical Services. Źródło limitów błędów według gatunku, przykład zastosowania zasady „większe z”, porównanie kolorów ANSI i IEC oraz trybów awarii według typu.
8. Dane produktu posiadane przez DLX Alloy. Źródło dostarczanych form.

Podane liczby to opublikowane wartości dla nowego drutu i nie są to limity akceptacji. Partia termopar jest akceptowana zgodnie z zamówionym typem, gatunkiem lub klasą, zakresem i konstrukcją, a liczby tolerancji opisują tylko nowy drut: nie mówią nic o dryfcie po tym, jak czujnik był w użyciu, co jest pytaniem o kalibrację.