What Is a Type K Thermocouple? Working Principle, Range, Accuracy Guide

Что такое термопара типа K?

Пройдитесь по термическому цеху, линии пищевой промышленности или нефтехимическому цеху, и вы обнаружите термопары типа К в большинстве температурных контуров. Они стали стандартными промышленными датчиками температуры, поскольку сочетают в себе широкий диапазон, низкую стоимость и надежную стабильность в окислительных атмосферах. Термопара типа K представляет собой датчик температуры, изготовленный из двух проволок из сплава на основе никеля: хромеля (никель-хрома) на положительном полюсе и алюмеля (никель-алюминия) на отрицательном полюсе. Когда измерительный спай нагревается, эффект Зеебека создает небольшое напряжение постоянного тока, которое подключенный прибор преобразует в показания температуры.

Датчики типа K покрывают примерно От -200°С до 1260°С , чего достаточно для большинства печей, систем горячего воздуха, систем контроля выхлопных газов, печей термообработки и технологических трубопроводов. Они также механически гибки: один и тот же базовый элемент может быть встроен в тонкий игольчатый зонд, кабель с минеральной изоляцией, промышленный зонд из нержавеющей стали, датчик поверхностного пятна или тяжелую печную сборку. Эта универсальность объясняет, почему инженеры часто выбирают термопары типа K раньше, чем другие термопары с буквенным обозначением.

• Выходная чувствительность: примерно 41 микровольт на градус Цельсия во всем рабочем диапазоне.
• Общие стандарты: IEC 60584, ANSI/ASTM E230.
• Доступны модели с заземлением, незаземлением и открытым соединением.
• Широкий выбор материалов оболочки, диаметров и монтажных приспособлений.

Если вам нужен датчик для конкретной машины или процесса, линейка промышленных датчиков температуры на этом сайте показано, как один и тот же элемент типа K может быть упакован для разных операционных сред.

Как работает термопара типа K

Две разнородные металлические проволоки соединяются на измерительном конце. Измерительный спай находится при температуре процесса, а другие концы подключаются к измерительному прибору с известной или компенсированной температурой. Разница температур между двумя переходами создает небольшое напряжение постоянного тока; для типа K выходное напряжение составляет примерно 41 микровольт на градус Цельсия. Прибор применяет компенсацию холодного спая, чтобы устранить влияние эталонного конца, а затем отображает рассчитанную температуру процесса.

Это один и тот же принцип для всех типов термопар, но комбинация сплавов определяет электрическую мощность и температурные пределы, уникальные для типа K.

Стили соединения и реакция

Соединение на измерительном наконечнике может быть построено тремя способами, от выбора зависит время срабатывания, механическая прочность и устойчивость к электрическим помехам.

На практике в большинстве промышленных датчиков типа K используется незаземленный или заземленный переход, поскольку открытый тип не имеет механической защиты.

Температурный диапазон, точность и допуски

Тип K классифицируется как термопара из недрагоценного металла. На воздухе стандартную конструкцию можно использовать непрерывно примерно до 1100°С ; более высокие температуры ускоряют окисление никель-хромовой ветви. Короткие экскурсии в 1260°С возможны, а проволока большего диаметра лучше выдерживает верхний предел, чем тонкая проволока. На нижнем уровне практический предел составляет около -200°C, при котором сигнал становится слабым и баланс ошибок сокращается.

Как работают классы толерантности

«Или» в заявлении о толерантности имеет важное значение. Для датчика класса 1 при температуре 500°C 0,4% от 500°C составляет 2,0°C, поэтому допустимая погрешность составляет ±2,0°C, а не ±1,5°C. При 100°C действует фиксированное значение ±1,5°C. Всегда сравнивайте фиксированное значение с процентным значением и выбирайте большее.

Что влияет на реальную точность

Помимо класса датчика, точность зависит от взаимодействия материала оболочки, глубины погружения, теплопроводности вдоль зонда, качества удлинительного провода и калибровки подключенного к нему прибора. Правильно установленный датчик класса 1 обычно превосходит плохо установленный датчик класса 2 только в том случае, если установка позволяет достичь истинной температуры процесса на спае.

Распространенные конструкции термопар типа K

Поскольку температурный диапазон и стоимость делают тип K настолько универсальным, производители предлагают десятки механических конфигураций для различных отраслей промышленности.

Зонды в оболочке и с минеральной изоляцией

Для печей, вытяжных линий и высокотемпературных процессов элемент типа K упакован в оксид магния и заключен в оболочку из нержавеющей стали или инконеля. Такая конструкция защищает провода от влаги, давления и механических повреждений, позволяя при этом сгибать зонд для размещения в ограниченном пространстве. Для печных дверей и алюминиевых контактов промышленная износостойкая термопара L-типа K-типа добавляет дополнительную толщину металла на изгибе и кончике, что значительно продлевает срок службы в абразивных средах.

Оптовая продажа термопары типа K для промышленной износостойкой термопары L-типа Jiangsu Zhaolong Electrics Co., Ltd. - это оптовая продажа термопар типа K в Китае для промышленных износостойких термопар L-типа, алюминиевых печей. Посмотреть продукт →

Датчики температуры поверхности

Измерение температуры плоской поверхности сопряжено с двумя проблемами: датчик должен иметь прочный тепловой контакт и не должен отводить тепло от поверхности. А самоклеящаяся термопара типа К для поверхностного монтажа решает обе проблемы, прикрепляя измерительный спай непосредственно к объекту. Это практичный вариант для труб, пластин, форм и электрооборудования, где не допускается сверление или сварка.

Оптовая продажа высокоточной самоклеящейся термопары типа K для поверхностного монтажа для Tem Jiangsu Zhaolong Electrics Co., Ltd. - это оптовая продажа в Китае высокоточной самоклеящейся термопары для поверхностного монтажа типа K для измерения температуры ... Посмотреть продукт →

Игольчатые и быстродействующие датчики

Тонкие игольчатые зонды используются, когда датчику необходимо измерить небольшую массу, мягкий продукт или точку внутри движущегося процесса, не удаляя при этом слишком много материала. Их небольшой диаметр обеспечивает быстрый тепловой отклик, но он также ограничивает максимальную рабочую температуру и делает датчик более хрупким, чем датчик с кожухом.

Где используются термопары типа K

Тип K является выбором по умолчанию в большинстве отраслей, чувствительных к температуре, поскольку стоимость базового сплава низкая, а диапазон охватывает обычные технологические условия. Типичные области применения включают в себя:

• Нефтехимические и химические заводы – температура оболочки труб, стенок реактора, резервуаров-хранилищ.
• Печи, печи и термическая обработка – мониторинг камеры и нагрузки до 1100°C.
• Природный газ и энергетические системы – температура выхлопных газов, контроль горелки, измерения на входе в турбину.
• Пищевое оборудование – температура внутри продукта, печи, фритюрницы и линии стерилизации.
• Аналитические инструменты – компактные зонды внутри лабораторного оборудования и нагревателей проб.

Вы можете найти больше на обзор промышленного применения на этом сайте.

Пример пищевой промышленности

В производстве продуктов питания датчик должен быть достаточно тонким, чтобы проникать в продукт, не вызывая повреждений, достаточно прочным, чтобы выдерживать частую очистку, и достаточно быстрым, чтобы отслеживать изменения температуры во время приготовления или охлаждения. А игольчатая термопара типа К, применимая для измерения температуры в пищевой промышленности является распространенным решением в этом секторе.

Оптовая продажа игольчатой термопары (применимо для измерения температуры). Jiangsu Zhaolong Electrics Co., Ltd. - оптовая продажа игольчатой термопары в Китае (применяется для измерения температуры пищевых продуктов ... Посмотреть продукт →

Помимо отдельных датчиков, термопара должна работать с контроллером или преобразователем. роль промышленных датчиков температуры в системах контроля температуры объясняет, как сигнал датчика становится частью замкнутого контура управления и почему размещение датчика и обработка сигнала так же важны, как и сам датчик.

Как правильно выбрать термопару типа K

Начните с условий процесса, а не с каталога. Определите максимальную постоянную температуру, атмосферу, механическую нагрузку и пространство, доступное для монтажа. Затем сузьте дизайн, выполнив следующие действия:

1. Убедитесь, что измеренная температура находится в пределах безопасного непрерывного диапазона типа K.
2. Выберите тип соединения: незаземленное для зон с электрическими помехами, заземленное для более быстрого реагирования, открытое только в неагрессивных местах без давления.
3. Выбирайте материал оболочки, совместимый с технологической атмосферой и температурой.
4. Определите диаметр, длину и монтажную резьбу зонда, фланец или компрессионный фитинг.
5. Выберите класс точности и проверьте, совместим ли допуск процесса с классом 1 или классом 2.
6. Укажите удлинительный провод: используйте правильный компенсационный кабель типа K и берегите соединение от влаги и тепла.

В случае сомнений сообщите поставщику рабочую температуру, температуру оболочки, химическое воздействие и механические условия. Такие производители, как наш завод, могут порекомендовать стандартную сборку типа K или изготовить специальный датчик с нужным диаметром, длиной, материалом и соединительной головкой.

Испытание и устранение неисправностей термопар типа K

Большинство проблем в полевых условиях выявляются при простой проверке перед выполнением каких-либо работ по калибровке.

1. Визуальный осмотр – проверьте, нет ли трещин или деформаций оболочек, обесцвечивания, ослабления крепления и повреждения изоляции.
2. Проверка непрерывности – отсоедините прибор и измерьте напряжение между двумя проводами мультиметром. Исправный датчик типа K показывает низкое значение сопротивления; обрыв цепи означает обрыв провода.
3. Проверка ледяной бани – поместите чувствительный контакт в смесь колотого льда и воды и контролируйте показания. Оно должно установиться около 0°C в пределах допуска датчика.
4. Сравнительная проверка – установите датчик рядом с недавно откалиброванным эталонным датчиком в источнике стабильной температуры и сравните показания.

Распространенные неисправности

• Дрифт – часто вызвано окислением, загрязнением или избирательным окислением хрома в положительной ветви при высокой температуре.
• Шумные показания – обычно проблема с электрическими помехами или соединением с высоким сопротивлением; незаземленные переходы уменьшают шум контура заземления.
• Нет вывода – обрыв провода, незакрепленная клемма или обратная полярность удлинительного провода.

Выберите подходящего поставщика для вашего датчика типа K

Термопара типа K является подходящей отправной точкой для большинства промышленных измерений температуры, однако конструкция зонда, материалы и класс точности должны соответствовать условиям применения, чтобы обеспечить надежную долговременную работу. Четкая спецификация сокращает время простоя, позволяет избежать повторных покупок и упрощает установку и обслуживание датчика. Если вам нужен стандартный зонд из нержавеющей стали, износостойкий узел для печей или небольшой датчик для пищевого оборудования, открытое обсуждение условий процесса с производителем поможет подобрать правильную конструкцию при первом заказе.