В статье описывается блочно-модульная конструкция термопреобразователей сопротивления типа ТСП (ТСМ) 1107 и преобразователей термоэлектрических типа ТХА (ТХК) 1107. Это решение позволяет заказчику выбрать датчики температуры, подходящие точно для его технических условий, и таким образом существенно снизить стоимость изделия.
СКБ АО «НПП «Эталон», г. Омск
Датчики температуры применяются практически во всех отраслях промышленности. Актуальным остается вопрос об их унификации. Унифицированные конструкции позволяют сократить номенклатуру применяемых датчиков температуры, оптимизировать расходы на их изготовление, сделать изделия более технологичными и рентабельными.
Акционерное общество «НПП «Эталон» освоило выпуск термопреобразователей сопротивления и термоэлектрических преобразователей блочно-модульной конструкции. Термопреобразователи сопротивления типа ТСП (ТСМ) 1107 разработаны АО «НПП «Эталон» в 2013 году, преобразователи термоэлектрические типа ТХА (ТХК) 1107 – в 2014 году.
Принцип блочно-модульной конструкции термопреобразователей сопротивления типа ТСП (ТСМ) 1107 и преобразователей термоэлектрических типа ТХА (ТХК) 1107 позволил унифицировать конструкцию изделий. Материал защитной арматуры блочно-модульных изделий задается в зависимости от условий эксплуатации и номера конструктивного исполнения, по требованию заказчика он может быть изменен. Термопреобразователи и преобразователи термоэлектрические типа ТСП (ТСМ) 1107, ТХА (ТХК) 1107 являются неремонтируемыми, однофункциональными, невосстанавливаемыми изделиями.
Термопреобразователи сопротивления ТСП 1107, ТСМ 1107 предназначены для измерения температуры жидких, газообразных сред и твердых тел, не разрушающих защитную арматуру. Принцип их работы основан на свойстве вещества изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры [1].
В конструкторской документации приведены 20 рисунков термопреобразователей сопротивления ТСП 1107, ТСМ 1107. Каждая модификация может быть выпущена в нескольких исполнениях, различающихся длиной, диаметром монтажной части, количеством чувствительных элементов (1 или 2), классом допуска по ГОСТ 6651-2009 [2] (А или В для платиновых термопреобразователей сопротивления, В или С – для медных), диапазоном измеряемых температур (от –196 до 600 °C для платиновых термопреобразователей сопротивления, от –50 до 200 °C – для медных), видом климатического исполнения У2 или Т2 по ГОСТ 15150-69 [3].
Степень защиты термопреобразователей от пыли и воды – IP55 по ГОСТ 14254-2015 [4]. Устойчивость к воздействию вибраций соответствует группе исполнения №3 по ГОСТ Р 52931-2008 [5].
В зависимости от конструктивного исполнения возможны следующие схемы соединения внутренних проводов: сх.2 (с одним чувствительным элементом), сх.2/2 (с двумя чувствительными элементами), сх.3 (три вывода от чувствительного элемента), сх.4 (четыре вывода от чувствительного элемента). Внешний вид одного из исполнений ТСП 1107 приведен на рис. 1. Клеммная головка термопреобразователя может быть изготовлена из стеклонаполненного полиамида (рабочая температура до 200 °C) или сплава алюминия.
Рис. 1. Внешний вид ТСП 1107-1-500-10-50 П/А/4/–200…+600
Термопреобразователи зарегистрированы в Государственном реестре СИ под № 50071-12. Свидетельство об утверждении типа СИ RU.C.32.004.A № 46757 (рис. 2). Средняя наработка до отказа термопреобразователей сопротивления составляет 70 000 часов. Интервал между поверками ТСП 1107 и ТСМ 1107 – 3 года.
Рис. 2. Свидетельство об утверждении типа СИ, выданное на термопреобразователи сопротивления ТСП, ТСМ (увеличить изображение)
Преобразователи термоэлектрические ТХА 1107, ТХК 1107 (далее по тексту – термопреобразователи) предназначены для измерений температуры жидких, газообразных, химически неагрессивных сред и поверхности твердых тел. В качестве термочувствительных элементов в термопреобразователях служат термопары. В Межгосударственном стандарте ГОСТ 6616-94 [6] приведено определение термопары: это «два проводника из разнородных материалов, соединенных на одном конце и образующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерений температуры».
Данные модификации термопреобразователей – ТХА 1107 и ТХК 1107 – различаются номинальной статической характеристикой преобразования по ГОСТ Р 8.585-2001 [7]. В конструкторской документации приведены рисунки 11–22 и 24–31 термопреобразователей ТХА 1107, ТХК 1107. Каждая модификация может быть выпущена в нескольких исполнениях, различающихся длиной и диаметром монтажной части, количеством чувствительных элементов (1 или 2), классом допуска по ГОСТ 6616-94 [6] (1‑й или 2‑й), исполнением рабочего спая (изолированный, неизолированный), материалом защитной арматуры, диапазоном измеряемых температур и видом климатического исполнения. Согласно ГОСТ 6616-94, хромель-копелевые термопреобразователи ТХК (L) должны соответствовать 2‑му классу допуска.
Для изделий ТХА, ТХК используется нержавеющая сталь 12Х18Н10Т (диапазон рабочих температур от -40 до 800 °C), 10Х17Н13М2Т (диапазон рабочих температур от -40 до 900 °C), 10Х23Н18 (диапазон – от -40 до 1000 °C), ХН78Т (от -40 до 1000 °C), 15Х25Т (от -40 до 1050 °C). Для изделий ТХА 1107 с чехлом из вакуумплотной керамики диапазон рабочих температур составляет от –40 до 1200 °C.
В 2017 году АО «НПП «Эталон» приняло участие в пилотном проекте «Национальная система сертификации». В аккредитованном испытательном центре АО «Омское производственное объединение «Иртыш» и ФБУ «Омский ЦСМ» были проведены испытания отобранных образцов изделий ТХА (ТХК) 1107 на соответствие требованиям ГОСТ 6616-94 и МКСН.405221.014 ТУ. В результате преобразователи термоэлектрические ТХА 1107 и ТХК 1107 прошли процедуру подтверждения соответствия в рамках национальной системы сертификации (сертификат соответствия приведен на рис. 3). АО «НПП «Эталон» внесено в Реестр объектов оценки соответствия, маркированных знаком национальной системы стандартизации.
Рис. 3. Сертификат соответствия в рамках национальной системы сертификации (увеличить изображение)
Степень защиты от пыли и воды ТХА 1107 и ТХК 1107 – IP65. Средняя наработка на отказ составляет: 50 000 часов для изделий с верхними пределами измеряемых температур до +600 °C и 20 000 часов для изделий с верхними пределами измеряемых температур до +800 °C и выше.
Поверка (калибровка) термопреобразователей производится по ГОСТ 8.338-2002 [8]. Межповерочный интервал термопреобразователей с верхними пределами измеряемых температур до +600 °C составляет 4 года, термопреобразователей с верхними пределами измеряемых температур до +800 °C и более – 2 года. Термопреобразователи с длиной монтажной части менее 160 мм подлежат только первичной поверке.
Устойчивость к воздействию вибраций соответствует одной из групп исполнения, указанных в ГОСТ Р 52931-2008:
- N3 (для исполнений по рисункам 11…15, 18, 21, 22, 24, 25, 27, 28);
- F3 (для исполнений по рисункам 16, 17, 19, 20, 26);
- L1 (для исполнений по рисункам 29…31).
Внешний вид некоторых исполнений термопреобразователей ТХА (ТХК) 1107 приведен на рис. 4–7.
Рис. 4. ТХА 1107-13-500-10-2хХА(К)/1/10Х23Н18 (–40…+1050)
Рис. 5. ТХА 1107-19-500-6‑ХА(К)/1/12Х18Н10Т (–40…+800)
Рис. 6. ТХК 1107-20-500-6‑ХК(L)Н/2/12Х18Н10Т (–40…+800)
Рис. 7. ТХА 1107-30-500-20‑ХА(К)/2/вакуумплотная керамика (–40…+1200)
Добавлены конструктивные исполнения с чехлами из вакуумплотной керамики, что позволило расширить диапазон рабочих температур до 1200 °C.
Преобразователи термоэлектрические зарегистрированы в Государственном реестре СИ под № 70848-18. Свидетельство об утверждении типа СИ RU.C.32.051.A № 69533 (рис. 8).
Рис. 8. Свидетельство об утверждении типа СИ, выданное на преобразователи термоэлектрические ТХА (ТХК) 1107 (увеличить изображение)
Выводы
- Унифицированная конструкция термопреобразователей сопротивления типа ТСП (ТСМ) 1107 и преобразователей термоэлектрических типа ТХА (ТХК) 1107 позволила усовершенствовать технологический процесс изготовления датчиков, сделать изделия более рентабельными.
- Блочно-модульная конструкция позволяет выбрать датчик температуры, подходящий точно для конкретных технических условий, что приводит к снижению стоимости изделия.
- Создан удобный пример записи о заказе, где отображены все основные характеристики.
- Использование блочно-модульной конструкции датчиков позволило перекрыть значительную часть номенклатуры их аналогов – таких изделий, как ТСП (ТСМ) 9201, ТХА (ТХК) 9312, ТХА (ТХК) 9420 и прочие, а также изделий-аналогов, выпускаемых другими изготовителями.
Литература
1. В. П. Преображенский. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергия, 1978.
2. Межгосударственный стандарт ГОСТ 6651-2009. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2011.
3. Межгосударственный стандарт ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. М.: Издательство стандартов, 2000.
4. Межгосударственный стандарт ГОСТ 14254-2015. Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP). М.: Стандартинформ, 2016.
5. Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 52931-2008. Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2009.
6. Межгосударственный стандарт ГОСТ 6616-94. Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия. Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1998.
7. Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 8.585-2001. Государственная система единства измерений. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования. М.: Издательство стандартов, 2002.
8. Межгосударственный стандарт ГОСТ 8.338-2002. Государственная система единства измерений. Преобразователи термоэлектрические. Методика поверки. Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2006.
Статья_опубликована в журнале "ИСУП" № 4(76)_2018
В. Г. Татаринцев, ведущий инженер,
СКБ АО «НПП «Эталон», г. Омск,
e‑mail: fgup@omsketalon.ru,
тел. +7 (3812) 36-7585,
сайт: omsketalon.ru
_big.jpg'); "4(106)_small.jpg")
