Термопара | КИП и Я - записки киповца

Подкинули мне тут шабашку. Нужно было на одном старом модернизируемом предприятии поставить несложное оборудование КИПиА: датчики, приборы, вывести это всё в компьютер. Основной акцент заказчика был сделан на цене, поэтому выбор пал на самое недорогое оборудование. В конечном итоге получилось 16 каналов измерения температуры при средней длине линии от прибора к датчику 50 метров. Термокомпенсационный провод на такой длине использовать нецелесообразно по цене, были заказаны датчики ТХА(К) со встроенными измерительными преобразователями в токовый унифицированный сигнал 4-20 мА. ИП стоит как десяток метров термокомпенсационного провода — экономия налицо. Соединение датчиков с приборами запроектировал обычным недорогим ШВВП 2х0,5. Сами приборы — ОВЕН УКТ38, как самые недорогие, которые можно подключить к компьютеру. Пришлось купить программное обеспечение ОВЕН ОРМ, т.к. в демоверсии этой программы работает только один прибор, а у меня их два.

Еще при заказе выяснилось, что в приборах нет питания для датчиков и нужно БП 24 В покупать отдельно. Слегка поломал голову на предмет того, как запитать много токовых датчиков от одного блока питания.

Нарисовал схему, собрал шкаф, на выходных поехал прокинул провода. Первое затруднение возникло в неожиданном месте. Открутив крышку датчика не обнаружил куда нужно заводить кабель. В обычных датчиках кабель заводится в головку и крепится гайками. В исполнении со встроенным преобразователем между отверстием и гайками стоит сам преобразователь. Открутил гайки и попробовал аккуратно приподнять ИП — но он не поддавался, я не стал тянуть сильно боясь повредить соединения выводов чувствительного элемента и измерительного преобразователя. Но на самом деле так и нужно было поступить. Под "таблеткой" на резьбе сидят гайки, которые держат  кольцевые клеммы под пайку, а контакт таблетки с резьбой выводов происходит по медным трубкам, которые внутри таблетки соединяются со схемой преобразователя. Интересное решение, но было бы не плохо на сайте производителя или в инструкции датчика описать этот процесс. На всех, кроме 2х датчиков таблетки снимались легко, а на том, что мне попался первый я таблетку еле выдрал, видимо одна из шпилек несоосна остальным. Это и ввело меня в заблуждение и тормознуло работу до выяснения.

Следующим номером концертной программы стал адаптер АС-2 от Овен. Читать полностью »

Несу я, значит, в руках на установку три платиновые термопары. Слышу звук вжжжжик — керамики по металлу. Смотрю, из одной термопары полез внутренний керамический кожух наружу (из внешнего кожуха). Думаю, ну вот — приехали. Еще одну прийдется покупать — а они не особо дешовые…

Развернулся и пошел назад. Аккуратно вытянул керамический кожух — спай болтается (горячий), вроде целый. На выпавшем куске кожуха отчётливо видно место контакта внутреннего и внешнего кожуха, окисел и на месте разлома явные трещины капилярные.

Мультиметром промерял сопротивление проволочки — значение адекватное. Следовательно пострадал только керамический внутренний кожух. Решил аккуратно всё разобрать и попробовать собрать ее сам. Позвонил поставщику термопар и попросил привезти мне метровый керамический кожух, тот пообещал на следующий день доставить.

Зажал внешний нержавеющий конец кожуха термопары в тиски. Пораскинул мозгами, что если крутану — то прокручу там все внутренности и точно вся проволока перервётся. Откинул крышку, открутил керамический клемник и аккуратно вытянул внутренности. А затем уже спокойно сдёрнул крышку и отвинтил с внешнего кожуха с помошью накидного ключа большого размера =)


Из выбитых из кожуха кусков керамики всё стало ясно. На головке термопары конденсат соединялся с серой в среде и образующаяся серная кислота стекала потихоньку между кожухами, минуя асбестовый шнур. В месте контакта кожухов в самом слабом месте (очевидно где было максимльное содержание примесей железа в керамике, хотя скорее всего тут проходила температурная граница — выше обдувалось воздухом, а ниже — объект) началось капилярное разрушение внутреннего керамического чехла.

На следующий день привезли мне трубку керамическую. Но выяснился один маленький неприятный момент — у нее с двух сторон отверстия. Следовательно мне нужно его заделать с одной стороны…  Поузнавал у умных — говорят их автогеном сплавляют. Завтра буду химичить…

Долго не писал. Предприятие, собственно говоря, какое-то время не работало. Экономический кризис, однако… Но хорошего понемногу и вскоре предстоит запуск завода.

По этому поводу озаботился поиском недостающих термопар. Расчехлил страничку с записями о поставщиках термопар и начал обзвон. По ходу, как обычно, выяснилось многое, на что раньше не обращал внимание.

Разброс цен на платиновую ПП термопару у разных производителей составялет около 250$ (Термопара ПП(S) 1000 мм.) Это при том, что с прошлого лета цена на платину упала в 2 раза а на родий больше чем в 10 раз.

Колебания цены на родий за годКолебания цены на платину за год

Еще решил посмотреть разницу цен на ТХА термопары в кожухах из разного материал.  Всмысле, есть участки, на которых температура не превышает 600 градусов, а есть участки, где заведомо выше 600 — до 1000 градусов. Соответственно у вторых погружная часть производится из другой стали.

Так вот, некоторые производители сразу спрашивают, какой длины делать погружную часть. А некоторые не спрашивают… Задал вопрос тем, кто не спрашивает — ответили, что делают в процентном соотношении 40% погружной части от длинны кожуха.

Платиновые термопары готовые никто не хранит и это понятно, глядя на их цену и понимая разнообразие видов готовых термопар. Срок изготовления как обычно 2-3 недели.

Выбор же остановил на термопарах одного знакомого человека, который помогает уже давно в подобных вопросах. Его связи позволяют получить термопары в короткий срок и по бросовым ценам. Видимо, знает места, где их много =)

В данный момент времени провожу подготовку к пуску производственной линии. Там среди прочего стоит 4 платиновые термопары, одна из которых сломана физически, а у оставшихся проблемы с внешним защитным кожухом металлическим.

Для любознательных — платиновая термопара, она же ПП, или платино-платиновая состоит из двух проволочек, один из которых чисто платина, а вторая (положительный контакт) с примесью родия, в моём случае — 13% родия  у термопары ПП(S)

Если прийдется разбирать — то проволочка, которая с родием жесче на ощупь. И по моим наблюдениям темнее (не так блистит). Так же простой метод определения чистоты платины (грубый тест на химические включения) накалить проволоку пламенем от зажигалки — после остывания чистая платина будет блестеть.

Так выглядит ТПП(S) и преобразователь

Так выглядит ТПП(S) и преобразователь

Термопары эти в двойном корпусе. Первый керамический, второй металлический. Одно время нужно было делать замеры на точках портативной термопарой. А для этого приходилось вытягивать ППшки эти. Походу от дергания туда сюда (читай быстрого цикла охлождени-нагревание) у металлического кожуха поотлетали приваренные пятаки на концах термопар. Теперь прийдется их как-то заваривать, до установки обратно в среду.

А всем на заметку, если есть необходимость вытягивания термопары с мета работы — это желательно  делать очень медленно. При покупке платино-родиевых термопар производитель мне долго рассказывал, о скорости нагрева ТПР. Большие температуры требую плавности и нежности. Термопары то дорогие…

При монтаже оборудования около горячих технологических процессов нужно удалять от тепловедущих частей оборудования провода, рукава и приборы на безопасное расстояние. Чтобы температура там не превышала максимально пасспортную температуру. Обычно 50-60 градусов цельсия.
При обходе оборудования необходимо смотреть и замечать (особенно после смены оборудования, перенастройки технологических процессов и т.д.) повышение температур, вибрацию, шумы и тому подобные вещи.
Было у меня одно место возле теплопровода где при падении рукава с кабелем от термопары на термоизоляцию трубы рукав начинал плавится — иногда там температура подскакивала до 450 градусов. Отодвинул на пол метра всё это дело. Поменял рукав. А недавно иду и чуствую прям как жарит стой стороны. Поглядел на измерительный преобразователь который возле термопары болтался а у него задняя пластиковая стенка почти испарилась. Как не странно — преобразователь продолжает работать как ни в чем не бывало =)
Хорошие преобразователи делает Львовский Термопрылад. Спасибо им за качество.


Полуиспарившийся ИП для термопары

Полуиспарившийся ИП для термопары


Как и обещал, по получении показываю как оно выглядит чудо ювелирной техники — Платино-родиевые термопары. Ожидание увидеть «что-то такое» обломилось. ТПР внешне выглядят абсолютно точно так-же, как и все другие термопары. 

Нержавейка внешний корпус, керамика внутренний. Металлическая головка. Подвезли четыре таких ящичка. Всё цивильно запакованно, попарно склеены скотчем, на наконечниках керамическх одет мягкий паралонистый материал. Мне почему то напомнили эти ящики поставку оружия =)  По цене по крайней мере похоже…

За четыре ящика платинородиевых термопар можно взять пару лексусов. Рыночная стоимость их приближается к 100 000$

Всё это дело в ожидании установки сгрузил на склад, настращав кладовщицу, чтоб глаз с них не спускала…

Киповец должен обладать некоторыми качествами, помогающими ему в работе. Главное —  он должен быть внимательным. Не зря меня ругали в школе за невнимательность. Качество полезное.

На одном блоке оборудования у меня стоит 12 каналов измерения температуры. Заведены с датчиков провода в допотопный СССРовский с самописцем. В редукторе который переключает каналы стёрлась шестерня. Погонял по мастерским — никто не взялся. На местном железячном рынке нашел похожие, но нужной не было.

Тогда решил приделать ко всем этим проводам коммутацию на галетнике или тумблерах (чтоб по 1му каналу за раз комутировать в разьем USB) а разъем этот уже воткнуть в Теровский прибор, который умеет с разных типао термопар сигнал принимать.

Купил кнопочек, плату, развёл ее… И тут меня в беглом разговоре один дядя привёл к мысли что там датчики не термопары, а термосопротивления. Вот так я и прощелкал основной момент =) А можно было залезть к датчикам и почитать внимательно надписи на крышечках….

термопары и термосопротивления

термопары и термосопротивления

Ну ничего. Куплю наверное какой нибудь одноканальный измеритель для ТСП и таки доделаю задумку.

Дорогие читатели — будьте внимательны в работе!!!  =)

Для новых производственныйх мощностей нужны нове средства измерений. В данный момент мне понадобилась покупка платино-родиевых термопар в количестве около 40 штук. Сумма тут сразу понятно немалая, поэтому старая школа компьютерной фирмы подсознательно заработала.

Сначала нашел всех производителей, которые работают с данными материалами. Т.е. с платино родиевой проволокой. Оказалось, что достаточно не много заводов производит данную продукцию. А конкретнее — (в данный момент рассматриваю заводы, географически расположенные на Украине)

1. Термопрылад (Львов). Серьезный производитель, пользуюсь ихними преобразователями на производстве. Заявили, что скидка на термопары из благородных сплавов невозможна. Чем удивили. Ну они типа монополисты — в своей области. Типа микро$офт.

2. Электротермометрия (Луцк).  Удивили широкой сетью представителей по регионам. Ценой и сроками не удивили по сравнению с термоприладом. Также, паренек из регионального представительства уточнил по поводу скидки, что если Вы возьмете без скидки (по цене №1) то возможна денежное поощрение наличными (сумма прилогается). Это, кстати является обычной практикой, при заказе дорогостоящих железок.

3. ТЭК-1. (Киев) Контора (хе-хе вобщето завод наверное) серьезная. Широкой поддержки в интернет не нашел. Связи к ним привели. Дали самые недорогие цены на термопары. Плюс пообещали скидку от опта 3-5%. Что на суммах 80-90 тысяч долларов достаточно серьезная сумма.

4. И опять таки выплывает большой друг завода. Который пояснил, что можно взять эту проволоку платино-родиевую на заводах (совсем по цене не термопар) и передать ее на производство третьей фирме (которая из проволоки может делать эти термопары и имеет на это все бумаги). И потом цена получается гораздо дешевле любой заводской. Так и вышло. Экономия 15-20 тысяч долларов налицо приятна всем. При сохранении НСХ,  паспартов, гарантии и т.д. на термопары.

Проектант сказал, что он не против такого расклада — только нужно, чтоб тот, кто будет делать термопары предоставят таблицы градуировочные. На каждую термопару.

А термопары нужны следующие — ТПР 1788 ТУ 25-7363.043-90, рабочий диапазон измеряемых температур от +600 до +1600 градусов цельсия, НСХ преобразования согласно ГОСТ 3044-94-S, класс 2, длина погружной част от 1250 до 1600 мм. Причем как выяснилось, стандартные значения длин есть 1250 и 1600 мм. А 1450 мм. не является стандартной. Оди из производителей заявили, что она (1450 мм) получится дешевле (корундовый корпус как никак), а другие производители заявили, что негостированный корпус — это плюс к цене термопары полюбому. Странно, однако….

Поискал по гугл имагес такую термоапру и не нашел. Ну куплю — выложу фотки. Заходите =)

После восстановления работоспособности части оборудования после грозы в срочном порядке занялся подготовкой к поверке приборов, которую запланировал на июнь. Т.к. огромное количество приборов невозможно снять и отвезти на поверку в стандартметрологию то в таком случае нужно писать письмо на директора этой самой стандартметрологии с полным перечнем приборов, их диапазона измерения и класса точности. Потом они это дело обсчитывают и дают счёт, включая коммандировку специалиста.

Пришлось полазить по переделам, переписать все серийные номера приборов, составить табличку в екселе, рассортировать пасспорта приборов по типам и видам. Потерял вроде как время, зато потом этого головняка не будет.

Я вот задумался, может проще — оценить реальное количество приборов, которые всё равно прийдется менять (т.е. сто процентов они поверку не пройдут) и закупить новых. Поверка это дело такое — ее или прошли приборы или не прошли. Чинить метрологи их не будут. А денежки ушли…

Вобщем рассматриваю варианты и хочу оптимально решить этот вопрос.

А для примера пока рассматриваем что может делать агрессивная среда со средствами измерения.

Влияние агрессивной среды на термопару

Стоит у меня ТРМ-138, подключены к нему 7 датчиков 4-20 mA (термопары ТХА)
Т.е. просто индикация температуры, никакого регулирования.

Регулятор ОВЕН ТРМ-138

Всё было хорошо и замечательно а сегодня утром все каналы показывают «—-«.

Выключал\включал. По настройкам полазил — вроде всё как и было.

Потыкал вольтметром в термопары, походил посмотрел на провода… Четыре прочерка — это вроде как сигнала вообще нет. В конечном итоге залез в коробку чтоб померять ток на преобразователях и заметил что сгорел 1 резистор на 100 ОМ. Там по схеме подключения все минусовые концы преобразователей замыкаются, а плюс с минусом шунтируются стоомным сопротивлением. Видимо на этом сгоревшем канале перемкнуло провода на преобразователь и на бедное сопротивление обрушилось 24 В. =)

сгоревший резистор   ТРМ-138 вид сзади

Полазил вдоль проводов и кажись нашел замыкание…

 замкнулись оплавленные провода  тёпленький трубопровод

Менять сопротивление нужно на такое же, иначе возникнет погрешность. Т.е. если поставить 91 Ом — то получите погрешность порядка 10%.