Mitkä ovat bimetallisten lämpömittareiden pääsovellukset teollisuudessa?

Yleiskatsaus: Mitä ovat bimetallilämpömittarit?

Bimetalliset lämpömittarit ovat mekaanisia laitteita, jotka mittaavat lämpötilaa käyttämällä kahden sidotun metallin differentiaalista laajenemista, joilla on erilaiset lämpölaajenemiskertoimet. Ne muuttavat lämpötilan muutokset pyöriväksi tai lineaariseksi liikkeeksi, joka näkyy tyypillisesti kellossa. Koska ne eivät vaadi ulkoista virtaa, ovat kestäviä ja tarjoavat yksinkertaisen asennuksen ja luettavuuden, bimetallilämpömittarit ovat edelleen laajalti käytössä monissa teollisuusympäristöissä, joissa yksinkertaisuus, luotettavuus ja alhaiset kustannukset ovat etusijalla.

Kuinka bimetallilämpömittarit toimivat (periaate)

Bimetallilämpömittarin anturielementti on yleensä nauha tai kela, joka on valmistettu kahdesta yhteen laminoidusta metallista. Kun lämpötila muuttuu, metallit laajenevat eri nopeuksilla, jolloin nauha tai kela taipuu tai kiertyy. Tämä mekaaninen siirtymä siirretään vaihteiston kautta kalibroidun kellon osoittimeen tai toiseen mekaaniseen lähtöön. On olemassa kaksi yleistä elementtikokoonpanoa:

Strip-tyyppiset elementit

Nauhaelementit ovat litteitä ja taipuvat suhteessa lämpötilaan. Niitä käytetään usein, kun tarvitaan lineaarista vastetta ja kompaktia muotoa pinta- tai ilman lämpötilamittauksiin.

Kierretyt elementit

Kierretyt elementit (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.

Ensisijaiset teolliset sovellukset

Bimetallilämpömittarit palvelevat monilla aloilla, joilla kestävyydestä ja sähköttömästä toiminnasta on hyötyä. Alla on tärkeimmät sovellusalueet ja käytännön yksityiskohdat siitä, miten ne on otettu käyttöön ja miksi ne valitaan muihin anturitekniikoihin verrattuna.

LVI- ja kiinteistöpalvelut

Lämmitys-, ilmanvaihto- ja ilmastointijärjestelmissä bimetallilämpömittareita käytetään valvomaan ilmakanavien lämpötiloja, tulo-/paluuveden lämpötiloja sekä ympäristön huonelämpötiloja. Niiden helppo seinä- tai kanavaasennus ja suoralukuvalitsimet tekevät niistä sopivia kenttäteknikoille ja rakennusautomaation ohitustarkistuksiin. Tyypilliset tarkkuusvaatimukset ovat kohtalaiset (±1–2°C), jotka bimetalliyksiköt täyttävät rutiininomaisesti alhaisin kustannuksin.

Sähköntuotanto ja kattilajärjestelmät

Kattilat, syöttövesijärjestelmät ja höyrylinjat käyttävät usein bimetallilämpömittareita lämpötilojen paikalliseen osoittamiseen. Niiden vankka mekaaninen rakenne kestää tärinää, laajoja lämpötila-alueita ja satunnaisia ​​paineiskuja. Yleisiä asennuksia ovat laippa-asennetut lämpömittarit höyryn kokoajiin ja taskuun asennettavat anturit syöttövesisäiliöihin.

Petrokemian, öljy ja kaasu

Petrokemian tehtaissa ja jalostamoissa bimetallilämpömittareita suositaan ympäristön, putkiston vaipan lämpötilojen ja ei-kriittisten prosessipisteiden tarkkailuun. Ne ovat kestäviä ulkoasennuksissa ja luonnostaan ​​turvallisia monissa kokoonpanoissa, koska ne eivät sisällä sähköpiirejä. Vaarallisia alueita varten valitaan räjähdyssuojatut kotelot ja sopivat materiaalit turvallisuusstandardien mukaisesti.

Ruoka ja juoma sekä lääkkeiden tuotanto

Käsittelylinjat, pastörointilaitteet ja varastosäiliöt vaativat luotettavan lämpötilatarkistuksen. Bimetallilämpömittareita käytetään toissijaiseen/paikalliseen ilmaisuun, kun elektroniset anturit ovat tarpeettomia, tai redundanttina tarkistuksena digitaalisten antureiden varmentamiseen. Ruostumattomasta teräksestä valmistetut anturit ja saniteettiliitännät on yleensä määritelty täyttämään puhdistus- ja hygieniakäytännöt.

Valmistus, lämpökäsittely ja uunit

Uuneissa, teollisissa kuivaimissa ja tietyissä lämpökäsittelyprosesseissa bimetallilämpömittarit mahdollistavat suoran ilman tai pintalämpötilan valvonnan. Vaikka ne eivät olekaan valinta tarkkuusprosessin ohjaukseen, ne ovat hyödyllisiä asetusarvon tarkastuksessa, huoltotarkastuksissa ja turvalukitustilanteissa, joissa yksinkertainen mekaaninen näyttö riittää.

Valintakriteerit: Oikean bimetallilämpömittarin valinta

Oikean instrumentin valinta edellyttää käyttölämpötila-alueen, tarkkuuden, asennustavan, prosessiliitoksen, anturin pituuden ja halkaisijan, materiaalien yhteensopivuuden ja ympäristöolosuhteiden, kuten tärinän tai syövyttävän ympäristön, huomioon ottamista. Tärkeitä tekijöitä ovat:

• Lämpötila-alue ja vaadittu tarkkuus (vakio ±1–2°C; erikoisyksiköt tiukempi).
• Asennus vs. pinta-asennus — taskut ja suojakuoret suojaavat elementtiä upotukselta korkeapaineisiin tai syövyttäviin nesteisiin.
• Rakennusmateriaalit, kuten ruostumaton teräs tai Hastelloy kemikaalien kestävyyttä varten.
• Kellotaulun koko ja luettavuus kauko- tai paikallisnäytössä.
• Vaatimustenmukaisuus — räjähdyssuojatut kotelot, saniteettivarusteet tai alan standardit.

Asennus, kalibrointi ja huolto

Oikea asennus ja säännöllinen kalibrointi pitävät tarkkuuden ja pidentävät käyttöikää. Tyypillisiä käytäntöjä ovat lämpömittarin asentaminen sopivaan suojakuoreen paineistetuille nesteille, suoran altistumisen välttäminen virtaushäiriöille, jotka aiheuttavat virheellisiä lukemia, ja anturin upotussyvyyden valitseminen prosessigeometrian mukaan. Kalibrointivälit riippuvat kriittisyydestä – vuosittaiset tarkastukset ovat yleisiä ei-kriittisille kohdille, kun taas kriittiset prosessit saattavat vaatia useammin todentaa.

Kenttäkalibrointivinkkejä

Kalibrointi voidaan suorittaa käyttämällä jäähaudetta (0 °C) ja säädellyn lämpötilan öljyä tai kuivalohkokalibraattoria. Kellotaulun lämpömittareissa osoittimen nollaus ja etäisyyden tarkistaminen yhdessä tai useammassa pisteessä auttaa varmistamaan lineaarisuuden. Säätöhistorian dokumentointi on tärkeää säänneltyjen toimialojen jäljitettävyyden kannalta.

Edut ja rajoitukset

Bimetallilämpömittarit tarjoavat useita etuja: ne ovat luonnostaan yksinkertaisia, tehottomia, edullisia, kestävät kovaa käsittelyä ja tarjoavat välittömän visuaalisen merkin. Niillä on kuitenkin rajoituksia: kohtalainen tarkkuus verrattuna RTD-laitteisiin tai termopareihin, hitaampi vasteaika ja mahdollinen ajautuminen erittäin pitkiä aikoja tai äärimmäisiä lämpötiloja. Tarkkuussäätösilmukoissa ja tiedonkeruussovelluksissa elektroniset anturit ovat yleensä tehokkaampia kuin bimetallilaitteet.

Käytännön tapausten vertailut (taulukko)

Parhaat käytännöt ja vianetsintä

Luotettavuuden maksimoimiseksi: valitse oikea alue ja varren pituus, suojaa elementti suojasuojuksella painesovelluksissa, vältä asennusta kohteisiin, joissa suora säteilylämpö vääristää lukemia, ja ajoita rutiinitarkastukset. Jos lukemat poikkeavat tai muuttuvat epälineaariseksi, tarkista, onko liikkeessä mekaanista sitoutumista, anturielementin korroosiota tai lämpötila-alueen ylittävien lämpötilojen vaurioita.

Johtopäätös: Milloin valita bimetallilämpömittarit

Bimetallilämpömittarit ovat ihanteellisia paikalliseen indikaatioon ei-kriittisissä ohjauspisteissä, ympäristöissä, joissa sähköä ei haluta ja joissa tarvitaan kestävää, edullista ratkaisua. Ne ovat edelleen käytännöllinen valinta LVI-, kattiloissa, petrokemian toissijaisessa valvonnassa, elintarviketeollisuuden varmuuskopioissa ja monissa valmistusasetuksissa. Sovelluksissa, jotka vaativat suurta tarkkuutta, nopeaa vastetta tai digitaalista integraatiota, harkitse bimetalliyksiköiden täydentämistä RTD:llä, termoelementeillä tai elektronisilla antureilla ja säilytä samalla kaksimetalliset instrumentit redundanssia ja visuaalisia tarkastuksia varten.