Aké sú hlavné aplikácie bimetalových teplomerov v priemysle?

Prehľad: Čo sú to bimetalové teplomery?

Bimetalové teplomery sú mechanické zariadenia, ktoré merajú teplotu pomocou rozdielnej rozťažnosti dvoch spojených kovov s rôznymi koeficientmi tepelnej rozťažnosti. Premieňajú zmeny teploty na rotačný alebo lineárny pohyb, ktorý sa zvyčajne zobrazuje na číselníku. Pretože nevyžadujú žiadne externé napájanie, sú robustné a ponúkajú jednoduchú inštaláciu a čitateľnosť, bimetalové teplomery zostávajú široko používané v mnohých priemyselných prostrediach, kde sú prioritami jednoduchosť, spoľahlivosť a nízka cena.

Ako fungujú bimetalové teplomery (princíp)

Snímací prvok bimetalového teplomera je zvyčajne pásik alebo cievka vyrobená z dvoch kovov laminovaných dohromady. Pri zmene teploty sa kovy rozťahujú rôznymi rýchlosťami, čo spôsobuje ohýbanie alebo skrútenie pásu alebo cievky. Toto mechanické posunutie sa prenáša cez ozubenie na ukazovateľ na kalibrovanom číselníku alebo na iný mechanický výstup. Existujú dve bežné konfigurácie prvkov:

Prvky pásového typu

Prvky pásov sú ploché a ohýbajú sa úmerne teplote. Často sa používajú, keď je potrebná lineárna odozva a kompaktný tvar, na meranie teploty povrchu alebo vzduchu.

Vinuté prvky

Vinuté prvky (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.

Primárne priemyselné aplikácie

Bimetalové teplomery slúžia v rôznych priemyselných odvetviach, kde je výhodná robustnosť a prevádzka bez elektrickej energie. Nižšie sú uvedené hlavné oblasti použitia s praktickými podrobnosťami o tom, ako sú nasadené a prečo sú vybrané pred inými technológiami snímania.

HVAC a služby budov

Vo vykurovacích, ventilačných a klimatizačných systémoch sa bimetalové teplomery používajú na monitorovanie teplôt vzduchového potrubia, teploty prívodnej/vratnej vody a teploty okolia v miestnosti. Ich jednoduchá montáž na stenu alebo potrubie a číselníky s priamym odčítaním ich robia vhodnými pre technikov v teréne a kontroly prepisovania automatizácie budov. Typické požiadavky na presnosť sú mierne (±1–2°C), čo bimetalové jednotky bežne spĺňajú za nízku cenu.

Systémy výroby energie a kotlov

Kotly, systémy napájacej vody a parné potrubia často používajú bimetalové teplomery na lokálnu indikáciu teplôt. Ich robustná mechanická konštrukcia toleruje vibrácie, široké teplotné rozsahy a občasné tlakové rázy. Bežné inštalácie zahŕňajú teplomery namontované na prírube na zberačoch pary a sondy vložené do vrecka pre nádrže na napájaciu vodu.

Petrochémia, ropa a plyn

V petrochemických závodoch a rafinériách sú bimetalové teplomery uprednostňované na monitorovanie okolia, teploty plášťa potrubia a nekritické body procesu. Sú odolné pri vonkajších inštaláciách a v mnohých konfiguráciách skutočne bezpečné, pretože neobsahujú žiadne elektrické obvody. Pre priestory s nebezpečenstvom výbuchu sa vyberajú kryty odolné proti výbuchu a vhodné materiály, ktoré spĺňajú bezpečnostné normy.

Výroba potravín a nápojov a farmaceutických výrobkov

Spracovateľské linky, pasterizátory a skladovacie nádrže vyžadujú spoľahlivé kontroly teploty. Bimetalové teplomery sa používajú na sekundárnu/lokálnu indikáciu tam, kde nie sú potrebné elektronické snímače alebo ako nadbytočné kontroly na overenie digitálnych snímačov. Sondy z nehrdzavejúcej ocele a sanitárne spoje sú bežne špecifikované tak, aby spĺňali čistiace a hygienické protokoly.

Výroba, tepelné spracovanie a pece

Pre pece, priemyselné sušičky a určité procesy tepelného spracovania poskytujú bimetalové teplomery priame monitorovanie teploty vzduchu alebo povrchu. Aj keď nie sú voľbou pre presné riadenie procesu, sú užitočné na overenie požadovanej hodnoty, kontroly údržby a bezpečnostné blokovania, kde stačí jednoduchá mechanická indikácia.

Výberové kritériá: Výber správneho bimetalového teplomera

Výber správneho prístroja vyžaduje zváženie rozsahu prevádzkových teplôt, presnosti, spôsobu montáže, procesného pripojenia, dĺžky a priemeru sondy, kompatibility materiálu a podmienok prostredia, ako sú vibrácie alebo korozívna atmosféra. Medzi dôležité faktory patria:

• Rozsah teplôt a požadovaná presnosť (štandardne ±1–2°C; špeciálne jednotky užšie).
• Vloženie vs. povrchová montáž — vrecká a teplomerné jímky chránia prvok pred ponorením do vysokotlakových alebo korozívnych kvapalín.
• Konštrukčné materiály ako nehrdzavejúca oceľ alebo Hastelloy pre chemickú odolnosť.
• Veľkosť ciferníka a čitateľnosť pre vzdialenú alebo miestnu indikáciu.
• Požiadavky na zhodu — kryty odolné voči výbuchu, sanitárne vybavenie alebo priemyselné normy.

Inštalácia, kalibrácia a údržba

Správna inštalácia a pravidelná kalibrácia zachováva presnosť a predlžuje životnosť. Typické postupy zahŕňajú montáž teplomeru do vhodnej teplomernej nádobky pre tlakové tekutiny, vyhýbanie sa priamemu vystaveniu poruchám prietoku, ktoré spôsobujú nepravidelné odčítanie, a výber hĺbky ponorenia sondy podľa geometrie procesu. Intervaly kalibrácie závisia od kritickosti – ročné kontroly sú bežné pre nekritické body, zatiaľ čo kritické procesy môžu vyžadovať častejšie overovanie.

Tipy na kalibráciu v teréne

Kalibráciu je možné vykonať pomocou ľadového kúpeľa (0 °C) a kalibrátora s kontrolovanou teplotou oleja alebo suchého bloku. Pri číselníkovom teplomere pomáha potvrdiť linearitu vynulovanie ukazovateľa a kontrola rozsahu v jednom alebo viacerých bodoch. Dokumentovanie histórie úprav je dôležité pre sledovateľnosť v regulovaných odvetviach.

Výhody a obmedzenia

Bimetalové teplomery ponúkajú niekoľko výhod: sú vo svojej podstate jednoduché, bez napájania, lacné, znášajú hrubé zaobchádzanie a poskytujú okamžitú vizuálnu indikáciu. Majú však obmedzenia: strednú presnosť v porovnaní s RTD alebo termočlánkami, pomalší čas odozvy a potenciálny posun počas veľmi dlhých období alebo extrémne teplotné cykly. V presných riadiacich slučkách a aplikáciách na zaznamenávanie údajov elektronické snímače zvyčajne prekonávajú bimetalové zariadenia.

Porovnania praktických prípadov (tabuľka)

Osvedčené postupy a riešenie problémov

Ak chcete maximalizovať spoľahlivosť: vyberte správny rozsah a dĺžku stonky, chráňte prvok teplomernou nádobkou pre tlakové aplikácie, vyhnite sa montáži tam, kde priame sálavé teplo skresľuje údaje, a naplánujte si bežné kontroly. Ak sa hodnoty posunú alebo sa stanú nelineárnymi, skontrolujte mechanickú väzbu v pohybe, koróziu snímacieho prvku alebo poškodenie v dôsledku prekročenia teplôt.

Záver: Kedy zvoliť bimetalové teplomery

Bimetalové teplomery sú ideálne pre lokálnu indikáciu v nekritických kontrolných bodoch, v prostrediach, kde je elektrina nežiaduca a kde je potrebné trvalé a lacné riešenie. Zostávajú praktickou voľbou pri HVAC, kotloch, petrochemickom sekundárnom monitorovaní, zálohovaní spracovania potravín a mnohých výrobných nastaveniach. Pri aplikáciách vyžadujúcich vysokú presnosť, rýchlu odozvu alebo digitálnu integráciu zvážte doplnenie bimetalových jednotiek o RTD, termočlánky alebo elektronické senzory pri zachovaní bimetalových nástrojov pre redundanciu a vizuálne kontroly.