Каковы основные области применения биметаллических термометров в промышленности?

Обзор: что такое биметаллические термометры?

Биметаллические термометры Это механические устройства, которые измеряют температуру, используя дифференциальное расширение двух связанных металлов с разными коэффициентами теплового расширения. Они преобразуют изменения температуры во вращательное или линейное движение, которое обычно отображается на циферблате. Поскольку биметаллические термометры не требуют внешнего питания, надежны, просты в установке и легко считываются, они по-прежнему широко используются во многих промышленных средах, где простота, надежность и низкая стоимость являются приоритетами.

Как работают биметаллические термометры (принцип)

Чувствительный элемент биметаллического термометра обычно представляет собой полоску или катушку, изготовленную из двух ламинированных вместе металлов. При изменении температуры металлы расширяются с разной скоростью, в результате чего полоса или рулон сгибаются или скручиваются. Это механическое смещение передается через зубчатую передачу на указатель на калиброванном циферблате или на другой механический выход. Существует две общие конфигурации элементов:

Ленточные элементы

Полосовые элементы плоские и изгибаются пропорционально температуре. Они часто используются, когда необходимы линейный отклик и компактная форма, для измерения температуры поверхности или воздуха.

Спиральные элементы

Спиральные элементы (spiral or helix) amplify movement in a compact space and are commonly found inside dial thermometers used for liquid or gaseous media. The coil unwinds or tightens, rotating the pointer with predictable, repeatable motion.

Первичное промышленное применение

Биметаллические термометры используются в различных отраслях промышленности, где важна надежность и работа без электроэнергии. Ниже приведены основные области применения с практическими подробностями о том, как они применяются и почему они предпочтительнее других сенсорных технологий.

ОВК и строительные услуги

В системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха биметаллические термометры используются для контроля температуры воздуховодов, температуры приточной/обратной воды и температуры окружающей среды в помещении. Их простой монтаж на стене или в воздуховоде, а также шкалы с прямым считыванием делают их пригодными для выездных технических специалистов и проверок блокировки системы автоматизации зданий. Типичные требования к точности умеренные (±1–2°C), которым обычно соответствуют биметаллические устройства при низкой стоимости.

Электрогенерация и котельные системы

В котлах, системах питательной воды и паропроводах часто используются биметаллические термометры для локальной индикации температуры. Их прочная механическая конструкция выдерживает вибрацию, широкий диапазон температур и периодические скачки давления. Обычные установки включают термометры с фланцевым креплением на паровых коллекторах и карманные датчики для резервуаров питательной воды.

Нефтехимия, нефть и газ

На нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводах биметаллические термометры используются для мониторинга окружающей среды, температуры рубашки трубопровода и некритических технологических точек. Они долговечны при установке на открытом воздухе и искробезопасны во многих конфигурациях, поскольку не содержат электрических цепей. Для опасных зон подбираются взрывозащищенные корпуса и соответствующие материалы, соответствующие стандартам безопасности.

Производство продуктов питания, напитков и фармацевтической продукции

Технологические линии, пастеризаторы и резервуары для хранения требуют надежного контроля температуры. Биметаллические термометры используются для вторичной/локальной индикации, когда электронные датчики не нужны, или в качестве избыточной проверки для проверки цифровых датчиков. Зонды и гигиенические соединения из нержавеющей стали обычно соответствуют протоколам очистки и гигиены.

Производство, термообработка и печи

Для печей, промышленных сушилок и некоторых процессов термообработки биметаллические термометры обеспечивают прямой контроль температуры воздуха или поверхности. Хотя они и не являются выбором для точного управления процессом, они полезны для проверки заданных значений, проверок технического обслуживания и защитных блокировок там, где достаточно простой механической индикации.

Критерии выбора: правильный выбор биметаллического термометра

Для выбора правильного прибора необходимо учитывать диапазон рабочих температур, точность, способ монтажа, технологическое присоединение, длину и диаметр зонда, совместимость материалов и условия окружающей среды, такие как вибрация или агрессивная атмосфера. Важные факторы включают в себя:

• Диапазон температур и требуемая точность (стандартно ±1–2°C; специальные устройства более жесткие).
• Вставка или поверхностный монтаж — карманы и термогильзы защищают элемент от погружения в агрессивные жидкости или жидкости под высоким давлением.
• Конструкционные материалы, такие как нержавеющая сталь или хастеллой, обеспечивают химическую стойкость.
• Размер и читаемость циферблата для удаленной или местной индикации.
• Требования соответствия — взрывозащищенные корпуса, сантехническая арматура или отраслевые стандарты.

Установка, калибровка и обслуживание

Правильная установка и периодическая калибровка обеспечивают точность и продлевают срок службы. Типичные методы включают установку термометра в подходящую защитную гильзу для жидкостей под давлением, избегание прямого воздействия возмущений потока, которые вызывают ошибочные показания, и выбор глубины погружения зонда в соответствии с геометрией процесса. Интервалы калибровки зависят от критичности: для некритических точек обычно проводятся ежегодные проверки, тогда как для критических процессов может потребоваться более частая проверка.

Советы по калибровке в полевых условиях

Калибровку можно выполнить с использованием ледяной бани (0°C) и масляного или сухоблочного калибратора с контролируемой температурой. Для циферблатных термометров обнуление указателя и проверка диапазона в одной или нескольких точках помогают подтвердить линейность. Документирование истории корректировок важно для отслеживания в регулируемых отраслях.

Преимущества и ограничения

Биметаллические термометры обладают рядом преимуществ: они по своей сути просты, не требуют питания, недороги, устойчивы к грубому обращению и обеспечивают немедленную визуальную индикацию. Однако у них есть ограничения: умеренная точность по сравнению с термометрами сопротивления или термопарами, более медленное время отклика и потенциальный дрейф в течение очень длительных периодов времени или при экстремальных температурных циклах. В системах прецизионного управления и регистрации данных электронные датчики обычно превосходят биметаллические устройства.

Сравнение практических случаев (таблица)

Лучшие практики и устранение неполадок

Чтобы максимизировать надежность: выберите правильный диапазон и длину стержня, защитите элемент с помощью защитной гильзы для работы под давлением, избегайте монтажа в местах, где прямое лучистое тепло искажает показания, и планируйте регулярные проверки. Если показания отклоняются или становятся нелинейными, проверьте отсутствие механических заеданий в движении, коррозии чувствительного элемента или повреждений из-за превышения диапазона температур.

Вывод: когда выбирать биметаллические термометры

Биметаллические термометры идеально подходят для локальной индикации в некритических контрольных точках, в средах, где электричество нежелательно и где необходимо надежное и недорогое решение. Они остаются практичным выбором в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, котлах, вторичном мониторинге в нефтехимической промышленности, резервном производстве пищевых продуктов и во многих производственных условиях. Для приложений, требующих высокой точности, быстрого реагирования или цифровой интеграции, рассмотрите возможность дополнения биметаллических блоков термометрами сопротивления, термопарами или электронными датчиками, сохраняя при этом биметаллические инструменты для резервирования и визуального контроля.