Jaké jsou hlavní aplikace bimetalových teploměrů v průmyslu?

Přehled: Co jsou bimetalové teploměry?

Bimetalové teploměry jsou mechanická zařízení, která měří teplotu pomocí rozdílné roztažnosti dvou spojených kovů s různými koeficienty tepelné roztažnosti. Převádějí změny teploty na rotační nebo lineární pohyb, který se obvykle zobrazuje na číselníku. Protože nevyžadují žádné externí napájení, jsou robustní a nabízejí přímou instalaci a čitelnost, zůstávají bimetalové teploměry široce používány v mnoha průmyslových prostředích, kde jsou prioritou jednoduchost, spolehlivost a nízká cena.

Jak bimetalové teploměry fungují (princip)

Snímací prvek bimetalového teploměru je obvykle pásek nebo cívka vyrobená ze dvou kovů laminovaných dohromady. Při změně teploty se kovy roztahují různou rychlostí, což způsobuje ohýbání nebo kroucení pásu nebo cívky. Toto mechanické posunutí je přenášeno převodem na ukazatel na kalibrovaném číselníku nebo na jiný mechanický výstup. Existují dvě běžné konfigurace prvků:

Prvky proužkového typu

Pásové prvky jsou ploché a ohýbají se úměrně teplotě. Často se používají, když je potřeba lineární odezva a kompaktní tvar, pro měření teploty povrchu nebo 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.

Primární průmyslové aplikace

Bimetalové teploměry slouží v různých průmyslových odvětvích, kde je výhodná robustnost a provoz bez elektrické energie. Níže jsou uvedeny hlavní oblasti použití s ​​praktickými podrobnostmi o tom, jak jsou nasazeny a proč jsou vybírány oproti jiným technologiím snímání.

HVAC a služby budov

V systémech vytápění, ventilace a klimatizace se bimetalové teploměry používají ke sledování teplot vzduchových kanálů, teplot přívodní/vratné vody a okolních pokojových teplot. Jejich snadná montáž na stěnu nebo potrubí a přímé odečítání číselníků je činí vhodnými pro techniky v terénu a kontroly přepsání automatizace budov. Typické požadavky na přesnost jsou střední (±1–2°C), což bimetalové jednotky běžně splňují za nízkou cenu.

Energetické a kotelní systémy

Kotle, napájecí systémy a parní potrubí často používají bimetalové teploměry pro místní indikaci teplot. Jejich robustní mechanická konstrukce toleruje vibrace, široký rozsah teplot a příležitostné tlakové rázy. Běžné instalace zahrnují teploměry namontované na přírubě na sběračích páry a sondy vložené do kapsy pro nádrže napájecí vody.

Petrochemie, ropa a plyn

V petrochemických závodech a rafinériích jsou bimetalové teploměry upřednostňovány pro monitorování okolního prostředí, teplot pláště potrubí a nekritických procesních bodů. Jsou odolné ve venkovních instalacích a v mnoha konfiguracích jiskrově bezpečné, protože neobsahují žádné elektrické obvody. Pro prostory s nebezpečím výbuchu se volí kryty odolné proti výbuchu a vhodné materiály, aby splňovaly bezpečnostní normy.

Výroba potravin a nápojů a farmaceutická výroba

Zpracovatelské linky, pasterizátory a skladovací nádrže vyžadují spolehlivou kontrolu teploty. Bimetalové teploměry se používají pro sekundární/lokální indikaci tam, kde nejsou nutné elektronické senzory, nebo jako redundantní kontroly pro ověření digitálních senzorů. Nerezové sondy a sanitární přípojky jsou běžně specifikovány tak, aby splňovaly čisticí a hygienické protokoly.

Výroba, tepelné zpracování a pece

Pro pece, průmyslové sušárny a některé procesy tepelného zpracování umožňují bimetalové teploměry přímé sledování teploty vzduchu nebo povrchu. I když nejsou volbou pro přesné řízení procesu, jsou užitečné pro ověření požadované hodnoty, kontroly údržby a bezpečnostní blokování, kde stačí jednoduchá mechanická indikace.

Výběrová kritéria: Výběr správného bimetalového teploměru

Výběr správného přístroje vyžaduje zvážení rozsahu provozních teplot, přesnosti, způsobu montáže, procesního připojení, délky a průměru sondy, kompatibility materiálu a podmínek prostředí, jako jsou vibrace nebo korozivní atmosféry. Mezi důležité faktory patří:

• Teplotní rozsah a požadovaná přesnost (standardně ±1–2°C; speciální jednotky těsnější).
• Vložení vs. povrchová montáž — kapsy a jímky chrání prvek před ponořením do vysokotlakých nebo korozivních kapalin.
• Konstrukční materiály jako nerezová ocel nebo Hastelloy pro chemickou odolnost.
• Velikost a čitelnost číselníku pro vzdálenou nebo místní indikaci.
• Požadavky na shodu — pouzdra odolná proti výbuchu, sanitární armatury nebo průmyslové normy.

Instalace, kalibrace a údržba

Správná instalace a pravidelná kalibrace udržují přesnost a prodlužují životnost. Typické postupy zahrnují montáž teploměru do vhodné teploměrné jímky pro tlakové tekutiny, zamezení přímého vystavení poruchám proudění, které způsobují nepravidelné údaje, a volbu hloubky ponoření sondy podle geometrie procesu. Intervaly kalibrace závisí na kritičnosti — každoroční kontroly jsou běžné pro nekritické body, zatímco kritické procesy mohou vyžadovat častější ověřování.

Tipy pro kalibraci v terénu

Kalibraci lze provést pomocí ledové lázně (0°C) a kalibrátoru s kontrolovanou teplotou oleje nebo suchého bloku. U číselníkových teploměrů pomáhá potvrdit linearitu vynulování ukazatele a kontrola rozpětí v jednom nebo více bodech. Dokumentování historie úprav je důležité pro sledovatelnost v regulovaných odvětvích.

Výhody a omezení

Bimetalové teploměry nabízejí několik výhod: jsou ze své podstaty jednoduché, bez napájení, jsou levné, snášejí hrubé zacházení a poskytují okamžitou vizuální indikaci. Mají však svá omezení: střední přesnost ve srovnání s RTD nebo termočlánky, pomalejší doba odezvy a potenciální drift po velmi dlouhou dobu nebo extrémní teplotní cykly. V přesných regulačních smyčkách a aplikacích pro záznam dat elektronické senzory obvykle překonávají bimetalová zařízení.

Srovnání praktických případů (tabulka)

Doporučené postupy a odstraňování problémů

Pro maximalizaci spolehlivosti: zvolte správný rozsah a délku dříku, chraňte prvek teploměrnou jímkou pro tlakové aplikace, vyhněte se montáži tam, kde přímé sálavé teplo zkresluje naměřené hodnoty, a naplánujte rutinní kontroly. Pokud se hodnoty posunou nebo se stanou nelineárními, zkontrolujte mechanické zablokování v pohybu, korozi snímacího prvku nebo poškození v důsledku překročení teplot.

Závěr: Kdy zvolit bimetalové teploměry

Bimetalové teploměry jsou ideální pro místní indikaci v nekritických kontrolních bodech, v prostředích, kde je elektřina nežádoucí a kde je potřeba trvalé, levné řešení. Zůstávají praktickou volbou v oblasti HVAC, kotlů, petrochemického sekundárního monitorování, zálohování zpracování potravin a mnoha výrobních nastavení. Pro aplikace vyžadující vysokou přesnost, rychlou odezvu nebo digitální integraci zvažte doplnění bimetalových jednotek o RTD, termočlánky nebo elektronické senzory při zachování bimetalových přístrojů pro redundanci a vizuální kontroly.