Czujnik termoparowy, czyli termopara, to jedno z najpopularniejszych urządzeń do pomiaru temperatury w przemyśle. Pracuje w piecach hartowniczych, piecach do ceramiki, silnikach i liniach produkcyjnych. W tym artykule wyjaśniamy, jak działa termopara, czym różnią się jej typy i jak dobrać odpowiedni czujnik do pieca.
Czym jest termopara i jak działa?
Termopara składa się z dwóch przewodów wykonanych z różnych metali lub stopów, połączonych ze sobą na jednym końcu. Jej działanie opiera się na zjawisku Seebecka: gdy miejsce połączenia (złącze pomiarowe) ma inną temperaturę niż drugi koniec przewodów (zimne złącze), w obwodzie powstaje niewielkie napięcie. Im większa różnica temperatur, tym wyższe napięcie – jest ono w przybliżeniu proporcjonalne do tej różnicy.
Sterownik mierzy to napięcie, dolicza temperaturę zimnego złącza i przelicza wynik na stopnie Celsjusza. Ustaw temperaturę w piecu i zobacz, co dzieje się w obwodzie termopary typu K.
W komorze jest 200°C, a zimne złącze ma 20°C. Różnica 180°C daje w termoparze typu K napięcie ok. 7,3 mV. Sterownik dolicza temperaturę zimnego złącza i pokazuje 200°C.
W komorze jest 600°C, a zimne złącze ma 20°C. Różnica 580°C daje ok. 24,1 mV. Sterownik dolicza temperaturę zimnego złącza i pokazuje 600°C.
W komorze jest 1000°C, a zimne złącze ma 20°C. Różnica 980°C daje ok. 40,5 mV – to wciąż bardzo mały sygnał, dlatego tak ważne są dobre połączenia i właściwe przewody.
Rodzaje termopar – który typ do jakiego procesu?
Termopary dzieli się na typy według materiałów, z których wykonane są przewody. Każdy typ ma inny zakres temperatur i inne zastosowania. Wybierz proces, aby zobaczyć, które termopary się do niego nadają.
Nasza podpowiedź: typ K – to standard w piecach hartowniczych i właśnie taką termoparę stosujemy w piecach Elektrocast.
Nasza podpowiedź: typ K – sprawdzony wybór do pieców ceramicznych, stosowany także w naszych piecach do ceramiki.
Nasza podpowiedź: przy temperaturach rzędu 1300°C stosuje się termopary platynowe typu S lub R. Jeśli planujesz taki proces, zapytaj nas o rozwiązanie dopasowane do pieca.
Nasza podpowiedź: typ K poradzi sobie z odpuszczaniem i suszeniem z dużym zapasem. Tańszy typ J też się sprawdzi, ale tylko w suchym środowisku.
Typ K
Najlepszy wybór do pieców hartowniczych i do ceramiki. Uniwersalna, sprawdzona termopara o szerokim zakresie, dużym sygnale i rozsądnej cenie – dlatego właśnie ją montujemy w naszych piecach. Jak każdy czujnik wymaga okresowej kontroli, a po latach pracy wymiany.
Typ J
Do niższych temperatur, np. suszenia i odpuszczania. Jest tania, ale żelazny przewód jest podatny na korozję, zwłaszcza w wilgotnym środowisku.
Typ T
Bardzo dokładna w niskich temperaturach, także kriogenicznych. Stosowana m.in. w chłodnictwie i laboratoriach. Nie nadaje się do pieców.
Typ S i R
Termopary platynowe do najwyższych temperatur, nawet do 1600°C. Są bardzo dokładne i stabilne, ale drogie i dają mniejszy sygnał. Stosowane w hutnictwie, laboratoriach i piecach wysokotemperaturowych.
Zakresy są orientacyjne. Rzeczywista maksymalna temperatura zależy m.in. od grubości przewodów i rodzaju osłony.
Zastosowania termopar w przemyśle
Termopary są trwałe, proste i mierzą temperaturę w bardzo szerokim zakresie, dlatego pracują w wielu branżach.
Obróbka cieplna i hutnictwo
Kontrola temperatury w piecach hartowniczych, odlewniczych i do wyżarzania.
Motoryzacja i lotnictwo
Pomiar temperatury silników, spalin i elementów pracujących w ekstremalnych warunkach.
Przemysł chemiczny
Nadzór nad reakcjami chemicznymi i procesami destylacji.
Przemysł spożywczy
Kontrola temperatury w piecach piekarniczych, chłodniach i podczas pasteryzacji.
Jak wybrać odpowiednią termoparę?
- Zakres temperatur
- Z zapasem. Termopara powinna obsługiwać najwyższą temperaturę procesu z marginesem, bo praca na granicy zakresu skraca jej życie.
- Środowisko pracy
- Odporność na warunki. Sprawdź, czy przewody i osłona wytrzymają utlenianie, korozję, opary i chemikalia obecne w komorze.
- Dokładność
- Dopasowana do procesu. Przy hartowaniu liczy się każde kilkanaście stopni, a w laboratorium nawet ułamki stopnia.
- Konstrukcja
- Osłona, długość i średnica. Grubsze przewody i dobra osłona ceramiczna lub metalowa wydłużają życie czujnika w wysokiej temperaturze.
Kiedy wymienić termoparę?
Termopara to element eksploatacyjny. Z czasem jej przewody się starzeją, a wskazania „odpływają” od rzeczywistej temperatury. Na wymianę wskazują zwykle:
Zmienne wyniki
Detale hartowane tym samym programem mają różną twardość, a wypały szkliwa wychodzą raz dobrze, raz źle.
Dziwne wskazania
Temperatura skacze, sterownik pokazuje błąd czujnika albo wartość wyraźnie inną niż kontrolny pomiar.
Uszkodzona osłona
Pęknięta, wygięta lub mocno utleniona osłona przestaje chronić przewody przed atmosferą pieca.
Termopary w piecach Elektrocast
W naszych piecach hartowniczych i do ceramiki stosujemy termopary typu K. To sprawdzone, uniwersalne czujniki, które dobrze pracują w zakresie typowym dla hartowania, odpuszczania i wypału ceramiki. Termopara wraz ze sterownikiem odpowiada za pomiar i regulację temperatury, co przekłada się na powtarzalne wyniki i niższe zużycie energii – piec nie przegrzewa się i nie grzeje dłużej, niż trzeba.
Podsumowanie
Termopary to proste, trwałe i niezawodne czujniki, które mierzą temperaturę w bardzo szerokim zakresie. W piecach do obróbki cieplnej i ceramiki najlepiej sprawdza się typ K – i właśnie taki stosujemy w piecach Elektrocast. Do najwyższych temperatur używa się droższych termopar platynowych S i R. Dobierając termoparę, zwróć uwagę na zakres temperatur, warunki pracy i konstrukcję czujnika – a okresowa kontrola zapewni powtarzalne wyniki przez długie lata.
Piec z precyzyjnym pomiarem temperatury
Dobierzemy piec i układ pomiarowy do Twojego procesu – od odpuszczania po hartowanie i wypał ceramiki.
Zobacz piece hartownicze Piece do ceramiki Odpowiadamy na zapytania w ciągu 24 godzin.
