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產(chǎn)品分類 / PRODUCT

防爆熱電偶與普通熱電偶的結(jié)構(gòu)差異

更新時(shí)間:2025-07-08      瀏覽次數(shù):48

  在工業(yè)溫度測(cè)量領(lǐng)域,熱電偶作為核心傳感器,其性能直接決定了系統(tǒng)的安全性和可靠性。尤其在石油化工、航空航天等爆炸性環(huán)境中,防爆熱電偶的應(yīng)用已成為行業(yè)剛需。以連儀為代表的國產(chǎn)防爆熱電偶,通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與材料升級(jí),實(shí)現(xiàn)了與普通熱電偶的本質(zhì)差異。本文將從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防爆原理、應(yīng)用場(chǎng)景及成本構(gòu)成四個(gè)維度展開深度分析。

一、結(jié)構(gòu)差異:從基礎(chǔ)組件到防爆設(shè)計(jì)的質(zhì)變

  1. 普通熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)

  普通熱電偶遵循IEC 60584標(biāo)準(zhǔn),其核心結(jié)構(gòu)由四部分構(gòu)成:

  熱電極:采用K型(鎳鉻-鎳硅)或J型(鐵-康銅)等標(biāo)準(zhǔn)化分度號(hào)材料,通過塞貝克效應(yīng)實(shí)現(xiàn)溫度-電壓轉(zhuǎn)換。

  絕緣套管:通常使用氧化鎂(MgO)陶瓷管,實(shí)現(xiàn)電極間電氣隔離。

  保護(hù)管:304/316L不銹鋼或陶瓷材質(zhì),抵御機(jī)械沖擊與化學(xué)腐蝕。

  接線盒:普通鋁合金鑄造,僅具備基礎(chǔ)電氣連接功能。

  以WRNK-291型普通鎧裝熱電偶為例,其結(jié)構(gòu)重量?jī)H120g,接線盒壁厚2.5mm,無法承受內(nèi)部爆炸沖擊。

  2. 防爆熱電偶的強(qiáng)化設(shè)計(jì)

  隔爆型鎧裝熱電偶通過三項(xiàng)關(guān)鍵創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)防爆功能:

  隔爆接線盒:采用ZL102高強(qiáng)度鋁合金壓鑄,壁厚增至8mm,內(nèi)部空間擴(kuò)大30%,可容納標(biāo)準(zhǔn)接線端子而不產(chǎn)生電弧飛濺。

  間隙隔爆結(jié)構(gòu):接線盒蓋與本體采用螺紋連接,配合0.15mm的隔爆面間隙,當(dāng)內(nèi)部發(fā)生甲烷爆炸(壓力達(dá)1.0MPa)時(shí),火焰通過間隙時(shí)溫度可從1200℃驟降至450℃以下。

  特種密封系統(tǒng):使用氟橡膠O型圈(耐溫-40℃~+200℃)與硅膠灌封雙重密封,確保IP67防護(hù)等級(jí),防止可燃?xì)怏w滲入。

二、防爆原理:從被動(dòng)防護(hù)到主動(dòng)控制的突破

  1. 普通熱電偶的失效模式

  在甲烷濃度5%~15%的爆炸性環(huán)境中,普通熱電偶存在三大風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn):

  接線端子電火花:當(dāng)負(fù)載電流超過3A時(shí),接觸電阻產(chǎn)生的高溫(>300℃)可能引燃?xì)怏w。

  保護(hù)管破裂:在1.5MPa壓力沖擊下,316L不銹鋼保護(hù)管會(huì)產(chǎn)生裂紋,使內(nèi)部電極暴露。

  絕緣失效:氧化鎂陶瓷在潮濕環(huán)境中吸濕率可達(dá)0.5%,導(dǎo)致電極短路產(chǎn)生電弧。

  2. 防爆熱電偶的主動(dòng)防護(hù)機(jī)制

  產(chǎn)品通過三重防護(hù)體系實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全:

  能量限制:采用ExdⅡCT4防爆等級(jí),將內(nèi)部電火花能量控制在0.28mJ以下(甲烷最小點(diǎn)火能0.29mJ)。

  壓力釋放:接線盒設(shè)計(jì)有0.5mm2的泄壓孔,當(dāng)內(nèi)部壓力超過0.8MPa時(shí)自動(dòng)開啟,防止結(jié)構(gòu)破壞。

  溫度控制:內(nèi)置PT100熱電阻監(jiān)測(cè)接線盒溫度,當(dāng)超過120℃時(shí)觸發(fā)報(bào)警并切斷電源。

三、應(yīng)用場(chǎng)景:從常規(guī)環(huán)境到特別工況的拓展

  1. 普通熱電偶的適用邊界

  溫度范圍:-200℃~+1100℃(K型)

  壓力限制:≤0.5MPa(常溫)

  典型場(chǎng)景:鍋爐溫度監(jiān)測(cè)、空調(diào)系統(tǒng)控制、食品加工等非危險(xiǎn)環(huán)境。

  2. 防爆熱電偶的適應(yīng)能力

  產(chǎn)品通過ATEX認(rèn)證,可滿足:

  爆炸性氣體環(huán)境:ⅡA(丙烷)、ⅡB(乙烯)、ⅡC(氫氣)全系列防護(hù)

  高溫高壓工況:在1300℃、2.5MPa條件下持續(xù)工作20000小時(shí)無失效

  腐蝕性介質(zhì):采用哈氏合金C-276保護(hù)管,可耐受濃度98%的硫酸腐蝕

四、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與行業(yè)啟示

  隨著智能制造升級(jí),防爆熱電偶呈現(xiàn)兩大發(fā)展方向:

  智能化集成:集成4-20mA輸出與HART協(xié)議通信,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷功能。

  材料創(chuàng)新:采用碳化硅(SiC)陶瓷保護(hù)管,使耐溫上限提升至1600℃,同時(shí)重量減輕40%。

  對(duì)于行業(yè)用戶而言,選擇防爆熱電偶需遵循"三看"原則

  看認(rèn)證:優(yōu)先選擇具有ATEX、IECEx、CNEX等國際認(rèn)證的產(chǎn)品

  看參數(shù):關(guān)注防爆等級(jí)(ExdⅡCT4)、溫度組別(T6最佳)、響應(yīng)時(shí)間(≤1s)

  看服務(wù):要求供應(yīng)商提供防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙與爆炸壓力測(cè)試報(bào)告

 

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