Все о датчиках температуры.
Первый универсальный русскоязычный портал

Символ нового года

Кабельные термопары

Кабельные термопары это в настоящее время самый распространенный тип термоэлектрических датчиков температуры. Кабельные термопары применяются практически во всех отраслях промышленности в очень широком диапазоне температур. С чем связана популярность данного средства измерения? В чем его преимущество перед обычными промышленными термопарами в жестком керамическом корпусе? 

Визуально кабельная термопара представляет собой гибкую металлическую трубку с контактами с одной стороны для подключения к вольтметру. Конструктивно, в этой трубке расположены термоэлектроды, сваренные на одном конце и изолированные между собой по всей длине мелкодисперсной уплотненной минеральной изоляцией. Термоэлектродов может быть одна пара, а может быть две или три пары. Сама конструкция кабельной термопары определяет ее основное преимущество: гибкость и герметичность корпуса. Кроме того, возможно изготовление кабельных термопар очень большой длины. Важно также, что благодаря тонкому корпусу и изоляции такие термопары отличаются на много меньшей тепловой инерционностью по сравнению с промышленными жесткими керамическими термопарами. Требование к гибкости термопары – одна из основных характеристик ее качества. Кабельная термопара должна без повреждений наматываться на керн диаметром  в шесть раз больше ее диаметра. Таким образом, если диаметр термопары 3 мм, то она может навиваться на трубку 18 мм. 

Международное обозначение термопарного кабеля и кабельной термопары – MIMS, что означает  “mineral-insulated metal-sheathed” (минеральная изоляция - металлическое покрытие). Для того, чтобы обеспечить соответствие новой продукции  международным нормам качества, кабели для термопар и кабельные термопары должны изготавливаться по специальным нормативным документам. Одним из важнейших является стандарт IEC 61515 “Mineral insulated metal sheathed thermocouple cables and thermocouples” (МЭК 61515). Данный стандарт разрабатывается в международной рабочей группе МЭК ТК65В/РГ5.  Новая версия выпущена в обращение в апреле 2016 г. 

Какие основные требования предъявляются к кабелям для термопар в международном стандарте? Нормируются следующие характеристики: 

характеристика

требование, согласно последней версии проекта МЭК 61515

материал минеральной изоляции

оксид магния или алюминия чистотой не хуже 96%

размеры сечения кабеля: диаметр внешней трубки и термоэлектродов

минимальный диаметр двужильного кабеля 0,5 мм. Максимальный 10,8 мм.

материал термоэлектродов

по МЭК 60584-1 для типов T, J, E, K, N

гибкость термопары

кабель должен выдерживать без повреждения намотку (мин. 3 витка) на керн диаметром в шесть раз больше диаметра кабеля.

сопротивление изоляции кабеля при комнатных температурах

от 1000 до 10000 Мом.м в зависимости от диаметра кабеля

сопротивление изоляции кабеля при повышенных температурах

при 300 °С от 150 до 1000 Мом.м в зависимости от диаметра кабеля

при 1000 °С от 0,03 до 0,06 Мом.м в зависимости от диаметра кабеля

электрическая прочность изоляции

от 100 до 500 В в зависимости от диаметра кабеля

герметичность корпуса кабеля

тестируется методом погружения кабеля в воду

герметичность сварного конца термопары

тестируется либо методом погружения горячей термопары в воду, либо погружением спая в жидкий азот, либо заполнением инертным газом при повышенном давлении,

вибропрочность, ударопрочность

тестируется в соответствии со специальными стандартами

Необходимо отметить, что стандарт МЭК 61515 нормирует только характеристики термопар при выпуске из производства и не нормирует свойства термопар при их эксплуатации

Стабильность кабельных термопар зависит от качества их изготовления, материала оболочки, материала термоэлектродов и, в очень большой степени, от диаметра кабеля.

Исследования показывают, что изменение термо-э.д.с. кабельных термопар в оболочке из высоконикелевых сплавов при высоких температурах значительно меньше, чем у обычной термопары при той же температуре.  Повышенная стабильность кабельных термопар  объясняется герметичностью оболочки и сниженным количеством кислорода внутри кабеля,  затрудняющим окисление термоэлектродов. Герметичная металлическая оболочка и минеральная изоляция обеспечивают также усиленную защиту термоэлектродов от воздействия агрессивной рабочей среды и позволяет использовать термопары в условиях повышенных давлений. 

Максимальная температура применения зависит как от материала термоэлектродов, так и от материала оболочки и диаметра кабеля. Самыми высокотемпературными из кабельных термопар из неблагородных металлов являются нихросил-нисиловые термопары в оболочке из высоконикелевого сплава, например, Alloy 600. Они могут длительное время выдерживать температуру 1150 °С (для диаметра свыше 4,5 мм). Тонкие термопары этого же типа, диаметром 0,5 - 4,5 мм, имеют предел рабочих температур 700 °С.

Отчет о заседании Российской группы экспертов по стандарту МЭК 61515 можно посмотреть по ссылке: Совещания РГЭ 

Стандарт МЭК 61515 (кабели и кабельные термопары с миниральной изоляцией) можно заказать по ссылке IEC 61515:2016 (Mineral insulated thermocouple cables and thermocouples).

Перейти в раздел "Международные стандарты МЭК" >>

Перейти в раздел "Контактные датчики температуры основных типов" >>>

Перейти в раздел "Контактные датчики других типов">>>

Перейти в раздел "Поверка и калибровка" >>>