В статье представлена номенклатурная линейка термометрических датчиков и датчиков давления, а также сопутствующих изделий ижевского научно-производственного объединения «Вакууммаш», которые могут использоваться на предприятиях в рамках программ импортозамещения.
НПО «Вакууммаш», г. Ижевск, Удмуртская республика
Линейку термометрических датчиков, предназначенных для использования в таких отраслях народного хозяйства, как машиностроение, металлургия, нефтегазовая, химическая и пищевая промышленность, энергетика и другие, можно разделить на три части, или основных направления.
Первое объединяет термоэлектрические преобразователи, принцип действия которых основан на зависимости термоэлектродвижущей силы термопары от температуры, и термопреобразователи сопротивления, в основе работы которых лежит изменение электрического сопротивления в случае изменения их собственной температуры. Эти устройства используются при измерении температуры как химически неагрессивных, так и агрессивных сред (газообразных, жидких, поверхностей твердых тел и расплавов). Измерительный диапазон, который зависит от исполнения приборов, в целом охватывает от –196 до +1700 °C.
Конструктивно термоэлектрические преобразователи могут изготавливаться с проволочными или кабельными чувствительными элементами с такими основными номинальными статическими характеристиками (НСХ), как ТХА (К), ТХК (L), ТНН (N), ТЖК (J), ТПП (S), ТПП (R) и ТПР (B) по ГОСТ Р 8.585.
Термопреобразователи сопротивления разработки и производства НПО «Вакууммаш» также можно разделить по типу чувствительного элемента: на модификации с медными (50М, 53М, 100М) и платиновыми (46П, 50П, 100П, PT100) проволочными чувствительными элементами либо с тонкопленочными напыленными (Pt100, Pt500, Pt1000).
Внешний вид различных исполнений термоэлектрических преобразователей и термопреобразователей сопротивления показан на рис. 1.
Рис. 1. Внешний вид датчиков температуры НПО «Вакууммаш»: а – термоэлектрический преобразователь ТПП‑233, ТПР‑233 для высокотемпературных сред; б – кабельный термопреобразователь ТХА-К, ТХК-К, ТЖК, ТНН.301; в – термоэлектрический преобразователь ТПП‑234, ТПР‑234; г – термопреобразователь сопротивления ТПС 303 Ехi
Второе направление промышленной термометрии НПО «Вакууммаш» включает различные исполнения измерительных аналоговых преобразователей ПИ С и ПИ Т (рис. 2а) с заданными диапазонами измерения, а также модели цифровых преобразователей типа VMЕ (рис. 2б) с возможностью программирования температурного диапазона и необходимых НСХ. При этом преобразователи VMЕ выпускаются в исполнениях как с унифицированным выходным сигналом 4–20 мА, так и с общепромышленным протоколом передачи данных HART (предприятие сертифицировано на соответствие требованиям HART Communication Foundation).
Рис. 2. Измерительные преобразователи: а – аналоговые ПИ; б – цифровые VME
Измерительные преобразователи используются для преобразования термоэлектродвижущей силы термоэлектрических преобразователей и сопротивления термопреобразователей сопротивления в унифицированный выходной сигнал постоянного тока 4–20 мА или 4–20 мА плюс HART, которое осуществляется пропорционально измеряемой температуре.
Третье направление – многозонные температурные датчики, представляющие собой сборку кабельных термопар. Эта линейка включает датчики типа ТПМ.301 (Exi, Exd) с различными НСХ либо многозонные преобразователи сопротивления типа ТПС 401, 402, 403, 404 на основе нагревостойкого кабеля КНМСН (ТПС 402, 403) или гибкой сильфонной трубы (ТПС 404). Данный тип датчиков применяется для измерения температуры вдоль оси печей термообработки или в реакторах, колоннах и резервуарах каталитического синтеза/крекинга, гидроочистки, изомеризации нефтепродуктов. Они могут устанавливаться в специальные термокарманы либо непосредственно в реакторе.
Многозонные датчики температуры включают несколько термопреобразователей с различной монтажной длиной, число термопреобразователей равно числу зон измерения, а монтаж может быть выполнен на общем монтажном фланце согласно стандартам DIN EN1092, ASME 16.5, ГОСТ 33259, ГОСТ 12815. Коммутация с вторичными устройствами выполняется с помощью компенсационных проводов (или коммутационной коробки, в которую могут монтироваться измерительные преобразователи). Примеры сборок многозонных преобразователей приведены на рис. 3, внешний вид моделей – на рис. 4.
Рис. 3. Примеры сборок многозонных преобразователей: а – термопреобразователь ТПМ.301 без монтажных элементов с гибкими соединительными проводами; б – термопреобразователь ТПМ.301 с чувствительными элементами на общем монтажном фланце и с гибкими соединительными проводами. Концы термопар согнуты для установки в термокарман (может быть изготовлен в комплекте с термопреобразователем)
Рис. 4. Многозонный термопреобразователь типа ТПМ/ТПС
Разработки специалистов ижевской компании применяются на различных предприятиях для замещения измерительных устройств зарубежного производства. Например, нефтеперерабатывающему заводу «ТАИФ-НК» (г. Нижнекамск, Республика Татарстан) потребовалось на своих производственных линиях заменить импортные датчики Micromatic на российские, не уступающие им по показателю «цена/качество». В результате по техническому заданию заказчика был изготовлен многозонный датчик температуры, способный определять и передавать показания одновременно с нескольких контрольных точек, с гибкой рабочей частью длиной до 25 м (рис. 5).
Рис. 5. Решение для нефтеперерабатывающего завода «ТАИФ-НК»: многозонный датчик температуры с гибкой рабочей частью длиной до 25 м для замены импортных датчиков Micromatic
Не меньший интерес для производственных предприятий представляют также датчики для измерения давления серии VMP (рис. 6).
Рис. 6. Датчики давления серии VMP: а – взрывозащищенного исполнения Exd («взрывонепроницаемая оболочка»); б – взрывозащищенного исполнения Exia («искробезопасная электрическая цепь»); в – общепромышленного исполнения
Типы измеряемого давления:
- абсолютное и избыточное давление измеряют датчики общепромышленного исполнения и взрывозащищенного исполнения Exd, Exia;
- вакуумметрическое давление, или разрежение, измеряют в том числе датчики взрывозащищенного исполнения Exia;
- избыточно-вакуумметрическое давление (те же исполнения);
- гидростатическое давление, или давление столба воды над условным уровнем (аналогичные исполнения);
- избыточное давление для систем коммунального энергоснабжения и ЖКХ (общепромышленное исполнение).
Основная функция датчиков давления – непрерывное преобразование измеренных величин в унифицированный выходной токовый сигнал 4–20 мА и (или) цифровой сигнал по стандартам HART и RS‑485 Modbus RTU.
Функцию чувствительных элементов в моделях серии VMP реализуют тензорезистивные преобразователи давления, изготовленные по специальной технологии «кремний на сапфире» с включением разделительных мембран из нержавеющей стали и титана. Ее использование, если сравнивать с традиционной, кремниевой, обеспечило существенное преимущество за счет уменьшения числа паразитных емкостей между отдельными элементами, что позволило значительно повысить быстродействие датчиков, а также увеличить степень интеграции и уменьшить энергопотребление.
При прямом подключении к процессу (без дополнительных устройств) датчики давления могут функционировать в диапазонах температур измеряемой среды от –20 до +80 °C (стандартное исполнение) и от –55 до +120 °C (опция). В случае подсоединения устройства через отвод-охладитель производства «ВакууммашЭлектро», температура измеряемой среды может достигать +280 °C. Для измерения перегретого пара применяется отработанная стандартная схема для всех датчиков давления, предусматривающая использование разделительных сосудов с импульсными линиями.
Опубликовано_в журнале ИСУП № 1(103)_2023
НПО «Вакууммаш», г. Ижевск,
Удмуртская республика.
тел.: +7 (3412) 918-650,
e‑mail: info@vakuummash.ru
_big.jpg'); "2(116)_small.jpg")
