Термопара или термосопротивление: как выбрать датчик температуры для производства

Термопара измеряет температуру от -200 до +2300 °C с точностью 0.4–2 %, термосопротивление (ТС) — от -200 до +850 °C с точностью 0.15–0.5 %. Термопара выигрывает по диапазону и скорости, ТС — по точности и стабильности. Ниже — как выбрать под задачу, характеристики и типовые ошибки на монтаже.

Принцип работы: два разных физических эффекта

Термосопротивление работает на изменении электрического сопротивления металла при нагреве. Стандартный чувствительный элемент — платиновая проволока Pt100 или Pt1000. При 0 °C сопротивление равно 100 или 1000 Ом, при +100 °C у Pt100 — около 138.5 Ом. Зависимость почти линейная, поэтому ТС стабильны и точны.

Термопара — это спай двух разнородных металлов. При разнице температур между «горячим» и «холодным» концами возникает термо-ЭДС в милливольтах. У ХА (тип K) при +100 °C ЭДС ≈ 4.1 мВ, при +1000 °C ≈ 41.3 мВ. Сигнал слабый, требует компенсации холодного спая, зато диапазон шире и отклик быстрее.

Требования к обоим типам регламентирует ГОСТ 6651-2009 (ТС) и ГОСТ Р 8.585-2001 (термопары).

Сравнительная таблица: ТС vs термопара

Данные по ГОСТ 6651-2009 и ГОСТ Р 8.585-2001, класс допуска A и класс 1 соответственно.

Где что применять: типовые сценарии

Пищевая и молочная промышленность — ТС Pt100 класса А. Температуры от -30 до +150 °C, требуется точность ±0.2 °C для пастеризации и стерилизации, санитарные корпуса из нержавейки AISI 316L. Классическое исполнение — датчики температуры с клеммной головкой и подвижной шлицевой гайкой для трубопроводов CIP-мойки.

Нефтегаз, котельные, теплотрассы — ТС Pt100 в защитной гильзе, класс В, диапазон -50…+400 °C. Гильза — сталь 12Х18Н10Т или нержавейка 316. Класс защиты IP65 и выше.

Металлургия и печи обжига — термопары ХА (K) или ПП (S), диапазон +600…+1600 °C. ТС в этом диапазоне не работают физически.

Энергетика и ЖКХ — комбинированное решение: ТС для контура регулирования (точность), термопары для аварийной защиты (быстрый отклик).

На что смотреть при выборе

1. Диапазон измерений с запасом 20–30 %. Если процесс идёт при +180 °C, датчик берут на +250 °C, а не +200 °C. Работа на верхней границе сокращает ресурс в 2–3 раза.

2. Класс допуска. Класс А (ТС) или класс 1 (термопары) — для точных задач. Класс В и класс 2 — для сигнализации и общего контроля.

3. Материал защитной оболочки. Пищёвка — только AISI 316L. Агрессивные среды — титан, тантал, керамика. Для щелочей и слабых кислот подходит сталь 12Х18Н10Т.

4. Длина монтажной части. Погружная часть должна быть не менее 10 диаметров условного прохода трубы, иначе сигнал не соответствует температуре среды. Пример: DN50 → минимум 100 мм.

5. Тип присоединения. Резьбовое G1/2 или M20×1.5 — стандарт для трубопроводов. Фланцевое — для больших давлений. Молочная гайка DN10–50 — для санитарных линий.

6. Тип выходного сигнала. «Голый» сигнал (Ом, мВ) — только на короткие линии. С встроенным преобразователем 4–20 мА — стандарт для АСУ ТП на расстояние до 1500 м.

Полный ассортимент — в разделе промышленные датчики температуры ТС и ТП.

Частые ошибки на монтаже

• Погружение меньше 10 диаметров — датчик читает температуру трубы, а не среды. Погрешность до 15 %.
• Экономия на защитной гильзе — прямой контакт со средой сокращает срок службы с 5–7 лет до 6–12 месяцев.
• Термопара без компенсационного кабеля — вся точность уходит в ноль на ближайшем клеммнике.

Часто задаваемые вопросы

Что точнее — термопара или Pt100?

Термосопротивление Pt100 класса А точнее термопары: ±0.15 °C против ±0.4 °C при +100 °C. Термопара точнее только там, где ТС физически не работает — выше +850 °C.

Можно ли поставить Pt100 вместо Pt1000?

Нет, без замены преобразователя нельзя. У Pt100 сопротивление 100 Ом при 0 °C, у Pt1000 — 1000 Ом. Показания разойдутся в 10 раз, вторичный прибор нужно перенастраивать или менять.

Какой датчик выбрать для трубопровода с горячей водой +90 °C?

ТС Pt100 класса А или В в защитной гильзе с резьбой G1/2, погружение 60–100 мм, оболочка из нержавейки 316. Отклик — 5–8 секунд, точность ±0.3 °C, ресурс 7–10 лет.

Сколько лет служит датчик температуры?

Термосопротивление в защитной гильзе — 7–15 лет при работе в номинальном диапазоне. Термопара в тех же условиях — 3–7 лет из-за постепенного дрейфа спая.

Нужна ли поверка датчиков температуры в Казахстане?

Да, для средств измерений, применяемых в коммерческом учёте и на промышленных объектах, поверка обязательна. Межповерочный интервал по методикам РСК — 1–4 года в зависимости от типа и класса.

Подбор датчика под задачу — Алматы

NODE Company поставляет датчики температуры ТС и ТП в Алматы и по Казахстану с 2015 года. Подберём модель под трубопровод, среду и класс точности, посчитаем комплект и отправим со склада. Заявка — в разделе датчики температуры или через контакты.