| Описание | Принцип действия датчиков температуры основан на термоэлектрическом эффекте – генерировании термоэлектродвижущей силы (ТЭДС), пропорциональной разности температур рабочего конца и свободных концов двух проводников (термоэлектродов) из различных металлов или сплавов.
Датчики температуры состоят из одного, или нескольких конструктивно связанных, первичных преобразователей температуры, защитного корпуса с монтажными элементами или без них и коммутационных устройств в виде клеммной головки, коробки, разъема или удлиняющих проводов.
Первичный преобразователь датчиков температуры выполнен в виде проволочной или кабельной термопары.
Проволочная термопара представляет собой керамическую соломку или бусы с размещёнными внутри нее одной, двумя или тремя парами термоэлектродов, расположенными параллельно друг другу. Материал соломки и бус – алюмооксидная керамика. Термоэлектроды проволочной термопары со стороны рабочего торца попарно сварены между собой, образуя один, два или несколько рабочих спаев. Проволочная термопара помещена в защитный корпус, также имеются исполнения без защитного чехла. Свободные концы термоэлектродов подключаются к клеммам головки датчика температуры или к удлиняющим проводам.
Кабельная термопара представляет собой гибкую металлическую трубку с размещёнными внутри нее одной, двумя или тремя парами термоэлектродов, расположенными параллельно друг другу. Пространство вокруг термоэлектродов заполнено уплотненной мелкодисперсной минеральной изоляцией. Термоэлектроды кабельной термопары со стороны рабочего торца попарно сварены между собой, образуя один, два или три рабочих спая. Рабочий торец заглушен с помощью сварки, либо имеет открытый спай. Свободные концы термоэлектродов подключаются к клеммам головки датчика температуры или к удлиняющим проводам.
В клеммную головку или коробку могут устанавливаться измерительные преобразователи (ИП). ИП преобразуют сигнал от первичного преобразователя в унифицированный выходной сигнал постоянного тока по ГОСТ 26.011-80 и (или) цифровой сигнал по протоколу HART, PROFIBUS-PA, FOUNDATION Fieldbus.
В датчики температуры с клеммными головками, предусматривающих визуализацию результатов измерений, встраивается дисплей.
Номинальная статическая характеристика (НСХ) датчиков температуры ТППТ, ТПРТ, ТПВР, ТППТ Ex, ТПРТ Ex – в соответствии с ГОСТ Р 8.585-2001, а ТПВР (тип С) – в соответствии с ASTM E230/E230M-12.
Модификации и схема обозначения датчиков температуры представлены в таблице 1.
Таблица 1
| ТППТ | | R | хх.хх | — | х | | — | | 1 | Н | х | — | И | | — | х | — | х | — | х | / | х | / | х | | 1 | | 2 | 3 | | 4 | 5 | | 6 | 7 | 8 | 9 | | 10 | 11 | | 12 | | 13 | | 14 | | 15 | | 16 |
| № поля | Описание поля | Код поля | Расшифровка | | 1 | Тип датчика | ТППТ, ТПРТ, ТПВР, ТППТ Ex, ТПРТ Ex | Термопреобразователь, тип | | 2 | НСХ первичного
преобразователя (ПП) | Не заполнено | ТПП (S) по
ГОСТ Р 8.585-2001 | ТППТ | | 3 | Конструктивная модификация | Согласно Руководству по эксплуатации (РЭ) | | 4 | Кабельный ввод | | 5 | Узел коммутации | | 6 | Диаметр термоэлектродов | | 7 | Класс допуска ПП | 1, 2, 3 | Согласно таблицы 3 | | 8 | Вид выходного сигнала | Не заполняется | Сигнал ТЭДС в соответствие с НСХ | | 9 | Условное обозначение точности датчика температуры с ИП | 15 – 100 | Согласно таблицы 4 | | 10 | Исполнение рабочего спая ПП | И, О | Изолированный спай | | 11 | Количество ПП
в одном изделии | Не заполнено | Один первичный
преобразователь | | 12 | Материал наружной оболочки | Согласно Руководству по эксплуатации (РЭ) | | 13 | Наружный диаметр рабочей части d, мм | | 14 | Монтажная длина датчика, мм | | 15 | Вспомогательный размер, мм | | 16 | Характерный геометрический параметр |
Фотографии общего вида датчиков температуры ТППТ, ТПРТ, ТПВР, ТППТ Ex, ТПРТ Ex приведены на рисунке 1.
| | | | | | | | | | | | | Рисунок 1 – Датчики температуры ТППТ, ТПРТ, ТПВР, ТППТ Ex, ТПРТ Ex |
|
| Метрологические и технические характеристики | Метрологические характеристики датчиков температуры ТППТ, ТПРТ, ТПВР, ТППТ Ex, ТПРТ Ex без ИП приведены в таблице 7.
Таблица 7
| Тип датчика температуры | Условное обозначение НСХ | Диапазон измерений (1), °С | Класс допуска первичного преобразователя | Пределы допускаемых отклонений ТЭДС от НСХ, °С | | ТППТ
ТППТ Ex | S, R | 0 | 1100 | 1 | ± 1,0 | | ТПРТ
ТПРТ Ex | B | 600 | 1800 | 2 | ± 0,0025·t | | ТПВР | С | 600 | 1800 | 3 | ± 0,01·t | | Примечание:
(1) – Указаны предельные значения, конкретный диапазон, в зависимости от конструктивной модификации и наличия ИП, указан в паспорте и приводится на шильдике датчика. |
Метрологические характеристики датчиков температуры ТППТ, ТПРТ, ТПВР, ТППТ Ex, ТПРТ Ex с выходным сигналом постоянного тока и (или) цифровым сигналом по протоколам HART, Profibus, Fieldbus, Wireless HART приведены в таблице 8.
Таблица 8
| Тип датчика температуры | Вид выходного сигнала и условное обозначение точности датчика температуры с ИП согласно таблице 1 | Диапазон измерений tn, °С | Пределы допускаемой основной погрешности, °С | | ТППТ
ТППТ Ex | H30, F30, P30, W30 | от 100 до 650 | ± 2 °С | | ТПРТ
ТПРТ Ex | H60, F60, P60, W60 | от 100 до 700 | ± 4,5 °С | | ТПВР | Н100, F100, P100 | от 100 до 700 | ± 7 °С |
Примечания:
а) tn = tmax – tmin, °С (1)
где tmax и tmin – верхний и нижний пределы диапазона измерений (указан в паспорте и приводится на шильдике датчика).
б) Пределы погрешности указаны для нормальных условий эксплуатации и учитывают вклад погрешности, вызванной автоматической компенсацией температуры холодных спаев.
Метрологические характеристики ИП, входящих в состав датчиков температуры, в зависимости от вида выходного сигнала и условного обозначения точности датчика температуры, приведены в таблице 9.
Таблица 9
| Вид выходного сигнала и условное обозначение точности датчика температуры с ИП согласно таблице 1 | Диапазон измерений tn, °С | Пределы допускаемой основной погрешности ИП(1), °С | | Т100, T60, T40, T25 | от 100 до 1800 | ± 2,0 | | Н100, F100, P100, W100, Н60, F60, P60, W60, Н30, F30, P30, W30, Н15, F15, P15 | от 100 до 1800 | ± 1,0 | | (1) – допускается применение других ИП с погрешностями не хуже указанных |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности внутренней автоматической компенсации температуры свободных (холодных) концов термопары, измерительным преобразователем, приведены в таблице 10.
Таблица 10
| Вид выходного сигнала и условное обозначение точности датчика температуры с ИП согласно таблице 1 | Пределы допускаемой погрешности, °С | | Т25, Т40, T60, T100, Н100, F100, P100, Н60, F60, P60, W60, Н30, F30, P30, W30, Н15, F15, P15 | ± 0,5 °C |
Пределы допускаемой дополнительной погрешности, вызванной отклонением окружающей температуры от нормальной (23 ± 5) °С на каждый 1 °С, приведены в таблице 11.
Таблица 11
| Вид выходного сигнала и условное обозначение точности датчика температуры с ИП согласно таблице 1 | Диапазон измерений tn, °С | Пределы допускаемой дополнительной погрешности, °С | | Т100, T60, T40, T25 | от 100 до 1800 | ± 0,01 % (от диапазона измерений) | | Н100, F100, P100, Н60, F60, P60, W60, Н30, F30, P30, W30, Н15, F15, P15 | от 100 до 1800 | ± 0,005 % |
Основные технические характеристики датчиков температуры ТППТ, ТПРТ, ТПВР приведены в таблице 12.
Таблица 12
| Параметр | Значение | | Напряжение питания ИП, В | от 8 до 35 | | Напряжение питания ИП, В
(для Ех исполнения) | от 8 до 30 | | Сопротивление внешней нагрузки, Ом | от 0,1 до Rнагр = (Uпитания – 7,2)/0,023 | | Электрическое сопротивление изоляции датчиков температуры, при температуре 25 ( 10 (С и относительной влажности воздуха от 30 до 80 %, МОм, не менее | 100 | | Устойчивость к воздействию синусоидальной вибрации по ГОСТ Р 52931-2008 | Группа исполнений L3 | | Группы механического исполнения по ГОСТ 30631-99 и ГОСТ 17516.1-90 | Группа исполнений М1 | | Степень защиты оболочки по ГОСТ 14254-96 | В зависимости от конструктивной модификации IP40 (для простого исполнения), IP55, IP65, IP66, IP68. Конкретная степень указывается в паспорте датчика. | | Нормальные условия эксплуатации для датчиков с установленными ИП | Температура 23 ± 5 °С, относительная влажность
не более 95 % | | Рабочие условия эксплуатации для датчиков с установленными ИП | Температура от –55 до + 85 °С, относительная
влажность не более 98 % | | Рабочие условия эксплуатации для датчиков с дисплеем. | Температура от –40 до + 85 °С, относительная
влажность не более 98 % | | Рабочие условия эксплуатации для датчиков без ИП. | Температура от – 60 до + 120 °С, относительная
влажность не более 98 % |
На отдельном шильдике датчики температуры ТППТ Ex, ТПРТ Ex имеют маркировку вида 0ЕхiaIICТ6Х («искробезопасная электрическая цепь»).
Дрейф метрологических характеристик измерительных преобразователей не превышает значений, указанных в таблице 13.
Таблица 13
| Время эксплуатации | Вид выходного сигнала и условное обозначение точности датчика температуры с ИП согласно таблице 1 | Значение | | 2 года | Н100, F100, P100, Н60, F60, P60, W60, Н30, F30, P30, W30, Н15, F15, P15 | ± 0,10 % (от диапазона измерений) |
Показатели надежности датчиков (таблица 14) установлены в соответствии с ГОСТ 27883-88 и учитывают условия их эксплуатации.
Значения факторов, влияющих на датчики при эксплуатации и величины дрейфа первичных преобразователей, приведены в РЭ для конкретных конструктивных модификаций.
В зависимости от наличия и уровня приведенных факторов, условия эксплуатации разделены на группы и указаны в таблице 14.
Таблица 14
| Группа условий эксплуатации | Вероятность безотказной работы | Средний срок
службы | Гарантийный срок эксплуатации | | II1 | 0,85 за 16 000 часов | 4 года | 2 год | | III1 | 0,85 за 8 000 часов | 2 года | 1 год | | IV | Не нормирована | Не нормирован | Не нормирован | | 1 – эксплуатация датчиков температуры в окислительной и инертной атмосфере при отсутствии воздействия веществ, относящихся к платиновым ядам. |
Назначенный срок службы зависит от группы условий эксплуатации и равен интервалу между поверками (ИМП). При успешном прохождении датчиком температуры периодической поверки, назначенный срок службы продлевается на величину следующего ИМП. ИМП не нормирован для IV группы эксплуатации, т.е. первичная поверка при вводе в эксплуатацию.
В таблице 15 приведено соответствие температуры применения и групп условий эксплуатации.
Таблица 15
| Тип датчика температуры | Температура применения1, °С | Группа условий эксплуатации | Дрейф за ИМП (2),
°С, не более | | ТППТ
ТППТ Ex | 0 | 1100 | II | ± 1 | | ТПРТ
ТПРТ Ex | 600 | 1200 | II | ± (0,0025 t) | | ТПВР | 600 | 1800 | IV | - | | Примечание к таблице 15:
(1) – Указаны предельные значения, конкретный диапазон, в зависимости от конструктивной модификации, указан в паспорте датчика.
(2) – Значение дрейфа зависит от конструктивной модификации и приведено в руководстве по эксплуатации |
|
| Комплектность | Комплект поставки указан в таблице 16.
Таблица 16
| Наименование | Кол-во | Примечание | | Датчик температуры ТППТ, ТПРТ, ТПВР, ТППТ Ex, ТПРТ Ex | 1 шт. | исполнение - в соответствии с заказом | | Паспорт | 1 экз. | на каждую штуку | | Руководство по эксплуатации | 1 экз. | на партию в один адрес | | Методика поверки | 1 экз. | на партию в один адрес, для датчиков, с установленными ИП и для ТПВР |
Таблица 17
| Наименование | Основные характеристики | | Термостаты переливные прецизионные серии ТПП-1 | Диапазон от минус 75 до плюс 300 °С, нестабильность поддержания температуры не более ± 0,01 °С | | Термостат с флюидизированной средой FB-08 | Диапазон от 50 до 700 °С, нестабильность поддержания температуры не более ± 0,08 °С | | Горизонтальная трубчатая печь МТП-2М-50-500 | Диапазон от 100 до 1200 °С, нестабильность поддержания температуры не более ± 0,1 °С/мин | | Высокотемпературная печь ВТП 1600-1 | Диапазон воспроизводимых температур от 300 до 1600 °С, нестабильность поддержания температуры не более ± 0,4 °С/мин | | Эталонные термометры сопротивления ПТСВ, ЭТС-100 | Диапазон измеряемой температуры от – 200 до + 660 °С,
3 разряд, согласно ГОСТ 8.558-2009 | | Преобразователь термоэлектрический эталонный ТППО | Диапазон измеряемой температуры от 300 до 1200 °С, 2 разряд, согласно ГОСТ 8.558-2009 | | Преобразователь термоэлектрический платинородий платинородиевый эталонный ПРО | Диапазон измеряемой температуры от 600 до 1600 °С, 2 разряд, согласно ГОСТ 8.558-2009 | | Измерители температуры многоканальные прецизионные МИТ 8 | Δt = ± (0,004 + 10-5(t) (С – для термопреобразователей сопротивления, Δt = ± 0,15 (С – для термоэлектрических преобразователей | | Калибратор - измеритель унифицированных сигналов эталонный ИКСУ–2000 | Пределы допускаемой основной погрешности
измерений: ΔI = ± (10-4 · I + 1) мкА, ΔU = ± (7·10-5 · |U| + 3) мкВ
воспроизведения: ΔU = ± (7·10-5 · |U| + 3) мкВ, ΔR = ± 0,025 Ом |
|
