TTKC2, TTSC2, TTRC2 i TTBC2 – czujniki temperatury z osłonami ceramicznymi

Czujniki temperatury TTKC2, TTSC2, TTRC2 i TTBC2 – termopary platynowe z osłonami ceramicznymi do pomiaru wysokiej temperatury

Termopary platynowe z osłonami ceramicznymi z serii TTKC2, TTNC2, TTSC2, TTRC2 i TTBC2 to specjalistyczne czujniki przemysłowe wyposażone w osłony ceramiczne. Są to głównie tzw. termopary platynowe oraz niklowe, które przeznaczone są do pomiaru wysokiej i bardzo wysokiej temperatury w wymagających procesach technologicznych. Wyposażone w osłony ceramiczne z mulitu (C610) lub korundu (C799), gwarantują niezawodny pomiar w ekstremalnych warunkach, m.in. w piecach do obróbki cieplnej, piecach hutniczych, piecach do wypału ceramiki, wytopie szkła oraz w kotłach energetycznych.

Dzięki zastosowaniu platynowych termopar (ze stopu platyny i rodu) typu: S, R i B (PtRh-Pt) oraz standardowych termopar niklowo-chromowych typu K i N, termopary te zapewniają wysoką dokładność i stabilność pomiaru nawet przy temperaturach sięgających 1800°C.

Budowa i materiały

Termopary niklowo-chromowe oraz platynowe z osłonami ceramicznymi TTKC2, TTNC2, TTSC2, TTRC2 i TTBC2 charakteryzują się solidną konstrukcją, obejmującą:

• osłony ceramiczne:

  • C610 (mulitowe) – wyższa odporność na szok termiczny, stosowane w czystej atmosferze, np. w piecach elektrycznych,

  • C799 (korundowe) – gazoszczelne, odporne na wysokie temperatury i agresywną atmosferę, stosowane w hutnictwie i energetyce;

• metalową rurę montażową umożliwiającą stabilny montaż,

• aluminiową głowicę przyłączeniową typu NA, B, DA lub A, wyposażoną w ceramiczną kostkę z zaciskami elektrycznymi.

Termopary ceramiczne mogą być wyposażone w wymienne wkłady pomiarowe W4…, co umożliwia szybką konserwację i wymianę elementu bez demontażu całego czujnika.

Typy termopar i zakres pracy

• Typ K (NiCr-Ni) – standardowa termopara niklowo-chromowa (NiCr-Ni) w osłonie ceramicznej do pomiaru wysokich temperatur,

• Typ N (NiCrSi-NiSi) – termopara niklowo-chromowa z dodatkiem krzemu (NiCrSi-NiSi) w osłonie ceramicznej bardziej odporna na utlenianie i stabilniejsza niż typ K,

• Typ S (PtRh10-Pt), R (PtRh13-Pt), B (PtRh30-PtRh6) – termopary platynowe z osłonami ceramicznymi do pracy w ekstremalnie wysokich temperaturach, szczególnie w hutnictwie i energetyce.

Zakres pracy: do 1800°C (w zależności od typu termopary, średnicy przewodów i rodzaju osłony ceramicznej).

Montaż i eksploatacja

• Zalecany montaż pionowy (w poziomym konieczne zastosowanie podpór w przypadku długich osłon).

• Montaż odbywa się przy użyciu uchwytów UZ11, UZ21 (spawane) lub UG1 (wkręcane).

• Głębokość zanurzenia regulowana przez przesuwanie rury montażowej.

• Ze względu na wrażliwość ceramiki na szok termiczny, termopary należy wprowadzać do wysokiej temperatury stopniowo (np. przy 1600°C maks. 10–20 mm/min).

Opcje dodatkowe

• Podwójne termopary – umożliwiają jednoczesną regulację i rejestrację temperatury (podłączenie do regulatora i rejestratora).

• Przetworniki głowicowe 4…20 mA (AP-TT…C2) – umożliwiają konwersję temperatury na standardowy sygnał analogowy.

• Możliwość wykonania czujników w wersjach niestandardowych (inne długości, typy głowic, materiały osłon).

Termopary platynowe z osłonami ceramicznymi – zastosowanie

• piece do hartowania, wyżarzania, odpuszczania i odprężania metali,

• piece do wypału ceramiki i porcelany,

• piece i wanny do wytopu szkła i metali kolorowych,

• kotły energetyczne, piece przemysłowe i spalarnie odpadów,

• procesy spalania biomasy i paliw alternatywnych.

Termopary platynowo-rodowe typu S, R i B należą do grupy termopar z metali szlachetnych (Pt-Rh/Pt). Dzięki właściwościom platyny i rodu są one stosowane głównie do precyzyjnych pomiarów bardzo wysokich temperatur w przemyśle metalurgicznym, szklarskim, ceramicznym oraz w laboratoriach kalibracyjnych.

Poniżej przedstawiono najważniejsze zalety termopar platynowych typu S, R i B.

Główne zalety termopar platynowych typu S, R i B

1. Bardzo szeroki zakres pomiaru temperatury

Termopary z platyny i rodu mogą pracować w bardzo wysokich temperaturach, znacznie wyższych niż większość termopar z metali bazowych. Temperatura pracy i żywotność zależy od typu termopary, grubości drutu termoparowego, rodzaju atmosfery, itp.

Typowe zakresy pracy:

• Typ S (Pt10Rh–Pt) – ok. 0…1600 °C
• Typ R (Pt13Rh–Pt) – ok. –50…1760 °C
• Typ B (Pt30Rh–Pt6Rh) – ok. 600…1700 °C, chwilowo nawet do 1800 °C

Dzięki temu są one stosowane w:

• piecach hutniczych i metalurgicznych
• piecach ceramicznych
• produkcji szkła
• procesach spiekania i obróbki cieplnej.

2. Bardzo wysoka stabilność długoterminowa

Platyna i rod są metalami szlachetnymi o bardzo stabilnych właściwościach fizykochemicznych.

Z tego powodu termopary te charakteryzują się:

• małym dryftem sygnału w czasie,
• wysoką powtarzalnością pomiarów,
• stabilnością charakterystyki termoelektrycznej.

Dlatego termopary typu S i R często stosuje się jako czujniki referencyjne w laboratoriach kalibracyjnych.

3. Wysoka dokładność pomiaru

Termopary Pt-Rh zapewniają większą dokładność niż większość termopar z metali bazowych.

Typowe cechy:

• mały błąd pomiaru
• dobra powtarzalność sygnału
• możliwość pracy w klasie specjalnej dokładności.

Dzięki temu mogą być wykorzystywane do pomiarów wzorcowych i kontrolnych.

4. Odporność na utlenianie i wysoką temperaturę

Platyna i rod charakteryzują się:

• bardzo wysoką temperaturą topnienia,
• dużą odpornością chemiczną,
• odpornością na utlenianie w atmosferze powietrza.

Dzięki temu czujniki te mogą pracować przez długi czas w piecach przemysłowych.

5. Długa żywotność w wysokich temperaturach

W porównaniu z popularnymi termoparami (np. typ K, J, N) termopary platynowe:

• wolniej się starzeją,
• są mniej podatne na degradację materiału,
• mogą pracować długotrwale w temperaturach >1400 °C.

To sprawia, że są one standardem w procesach wysokotemperaturowych.

6. Możliwość stosowania jako wzorce temperatury

Termopary typu S są historycznie wykorzystywane jako wzorzec w międzynarodowej skali temperatur i w kalibracji pieców laboratoryjnych.

Porównanie termopary platynowe typu S, R i B vs. termopary typu K i N

Poniżej przedstawiam techniczne porównanie trzech najczęściej stosowanych termopar z metali szlachetnych (Pt-Rh/Pt): S, R i B oraz termopar ze stopu niklu i chromu K i N.

Zestawienie konstrukcyjne i temperaturowe

Termopara typu K (NiCr-Ni)

Zalety:

• Dobry kompromis między ceną, zakresem temperatur i trwałością.
• Wysoka czułość napięciowa
• Zalecana temperatura pracy  do ~1100°C

• Dobra odporność na utlenianie

• Umiarkowana stabilność w wysokich temperaturach

• Sprawdzona i powszechnie stosowana w przemyśle

Typowe zastosowania:

• piece komorowe do 1100°C

• hartowanie i odpuszczanie stali

• suszarnie przemysłowe

• przemysł ceramiczny
• energetyka

Termopara typu N (NiCrSi-NiSi)

Zalety:

• Dobry kompromis między ceną, zakresem temperatur i trwałością.

• Czułość: ~39 µV/°C

• Lepsza stabilność niż typ K

• Większa odporność na utlenianie i starzenie

• Mniejszy dryft w wysokiej temperaturze

• Wyższa stabilność w wysokich temperaturach niż typu K

• Lepsza odporność na utlenianie i stabilność struktury niż K
• Sprawdzona i powszechnie stosowana w przemyśle

Typowe zastosowania:

• piece przemysłowe o pracy ciągłej

• procesy wymagające stabilności >1000°C

• obróbka cieplna stopów niklu

• hartowanie i odpuszczanie stali

• suszarnie przemysłowe

• przemysł ceramiczny
• przemysł motoryzacyjny i lotniczy

Termopara typu S (Pt10Rh–Pt)

Zalety:

• Bardzo dobra stabilność i powtarzalność
• Często stosowana jako czujnik referencyjny
• Dobra dokładność w szerokim zakresie temperatur
• Sprawdzona i powszechnie stosowana w przemyśle

Typowe zastosowania:

• piece laboratoryjne
• kalibracja temperatury
• przemysł ceramiczny
• przemysł szklarski

Termopara typu R (Pt13Rh–Pt)

Zalety:

• Nieco wyższa czułość niż typ S
• Szerszy zakres temperatur
• Bardzo dobra stabilność przy wysokich temperaturach
• Często wybierana do bardziej wymagających aplikacji

Typowe zastosowania:

• metalurgia
• obróbka cieplna stali
• piece przemysłowe wysokotemperaturowe

Termopara typu B (Pt30Rh–Pt6Rh)

Zalety:

• Najlepsza stabilność w bardzo wysokich temperaturach (>1400 °C)
• Najmniejszy dryft przy długotrwałej pracy
• Może pracować w bardzo wysokich temperaturach bez wyraźnej degradacji
• Mniejsza wrażliwość na zmiany temperatury odniesienia w niższym zakresie

Ograniczenie:

• Niższa czułość (mniejsze napięcie na °C)
• Najwyższy koszt

Typowe zastosowania:

• przemysł szklarski
• produkcja włókien ceramicznych
• piece >1500 °C
• procesy spiekania

Przykładowe wykonania

• TTKC25-799-710-2 – termopara typu K (NiCr-Ni), osłona ceramiczna C799, długość 710 mm, głowica DA, klasa dokładności 2,

• TTSC25-799-500-0,35-1 – termopara platynowa typu S (PtRh10-Pt), osłona ceramiczna C799, długość 500 mm, klasa dokładności 1,

• 2TTRC25-799-800-0,35-2 – podwójna termopara typu R(PtRh13-Pt), osłona ceramiczna C799, długość 800 mm, klasa dokładności 2,

• TTBC25-799-1000-0,5-2 – termopara platynowa typu B(PtRh130-PtRh6), osłona ceramiczna C799, długość 1000 mm, klasa dokładności 2,

• AP-TTSC25-799-1400-0,5-2/0…1600°C – termopara ceramiczna typu S z przetwornikiem 4…20 mA.

FAQ – Czujniki temperatury w osłonach ceramicznych TTKC2, TTSC2, TTRC2 i TTBC2

1. Co to są termopary ceramiczne TTKC2, TTSC2, TTRC2 i TTBC2?

To przemysłowe czujniki temperatury – termoelektryczne (termopary), przeznaczone do pomiaru temperatury w trudnych warunkach: hutnictwie, piecach przemysłowych, ceramice, energetyce i procesach spalania. Charakteryzują się wysoką odpornością na temperaturę i trwałością dzięki osłonom ceramicznym.

2. Jak zbudowane są te czujniki ceramiczne?

Główne elementy to:

• Wymienny wkład pomiarowy (termoparowy),
• Osłona ceramiczna z ceramiki technicznej C610 (mulit) lub C799 (korund),
• Metalowa rura montażowa (dystansowa),
• Głowica przyłączeniowa aluminiowa z zaciskami.
  Możliwość opcjonalnego montażu przetwornika sygnału 4–20 mA.

3. Jakie temperatury można mierzyć?

To zależy od typu termopary:

4. Jaka jest dokładność pomiarów?

Czujniki oferowane są w klasie dokładności 1 lub 2 zgodnie z normą PN-EN 60584:2014-04.

5. Jak wygląda montaż termopar ceramicznych?

• Najlepiej montować je pionowo.
• W przypadku montażu poziomego przy dłuższych osłonach potrzebne są podpory.
• Montaż realizowany jest za pomocą uchwytów typu UZ11, UZ21 (spawane) lub UG1 (wkręcane).
• Głębokość zanurzenia można regulować poprzez przesuwanie rury montażowej.
• Przy wprowadzaniu do wysokiej temperatury ceramikę należy chronić przed szokiem termicznym, np. poprzez stopniowe zanurzanie.

6. Czy możliwe jest serwisowanie bez demontażu?

Tak – typowo czujniki są wyposażone w wymienny wkład pomiarowy, który można zdemontować bez konieczności wyjmowania całej sondy z instalacji.

7. Jakie typy głowic są dostępne?

Czujniki mogą być wyposażone w różne typy głowic przyłączeniowych, np. NA, B, DA, A – zależnie od wymagań instalacji.

8. Gdzie stosuje się te czujniki?

Najczęstsze zastosowania:

• Piece przemysłowe do obróbki cieplnej (hartowanie, wyżarzanie).
• Piece hutnicze i do wytopu metali i szkła.
• Piece ceramiczne i porcelanowe.
• Kotły energetyczne i instalacje spalania biomasy/odpadów.
• Procesy technologiczne wymagające pomiaru wysokiej temperatury.

9. Czy czujnik może mieć dwa pomiary?

Tak – dostępne są wersje podwójne, które umożliwiają jednoczesne odczyty temperatury do regulatora i do rejestratora.

10. Czy termopary mogą być wyposażone w głowicowy przetwornik temperatury?

Tak – istnieje opcja wyposażenia w przetwornik 4…20 mA montowany w głowicy (seria AP-TT…C2), który konwertuje pomiar temperatury na standardowy sygnał analogowy.

11. Jak dobrać model odpowiedni do aplikacji?

Podczas konfiguracji wybiera się m.in.:

• typ termopary (K, S, R, B),
• średnicę i materiał osłony,
• długość montażową,
• średnicę wkładu pomiarowego,
• klasę dokładności i rodzaj głowicy.
  Produkt można skonfigurować bezpośrednio na stronie.

Zobacz również: Tablicowe mierniki temperatury, Regulatory temperatury oraz Elektroniczne rejestratory temperatury.