Hochtemperatur-Thermometer
Hochtemperatur-Thermometer für Anwendungen in vielen Branchen
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Herausragende Leistung für besondere Anwendungen
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Genauigkeit
Klasse 2 nach IEC 60584
Max. Prozessdruck (statisch)
bei 20 °C: 1 bar (15 psi)
Arbeitsbereich
Typ K:
Max. Eintauchlänge auf Anfrage
bis 4.525,00 mm (178,15'')
Genauigkeit
Klasse 2 nach IEC 60584
Max. Prozessdruck (statisch)
bei 20 °C: 1 bar (15 psi)
Arbeitsbereich
Typ K:
Max. Eintauchlänge auf Anfrage
bis 4.000,00 mm (157,48'')
Genauigkeit
Klasse 2 nach IEC 60584
Max. Prozessdruck (statisch)
bei 20 °C: 1 bar (15 psi)
Arbeitsbereich
Typ S:
Max. Eintauchlänge auf Anfrage
bis 3.500,00 mm (137,80'')
Genauigkeit
Klasse 2 nach IEC 60584
Max. Prozessdruck (statisch)
bei 20 °C: 1 bar (15 psi)
Arbeitsbereich
Typ S:
Max. Eintauchlänge auf Anfrage
bis 3.500,00 mm (137,80'')
Genauigkeit
Klasse 2 nach IEC 60584
Max. Prozessdruck (statisch)
bei 20 °C: 1 bar (15 psi)
Arbeitsbereich
Typ S:
Max. Eintauchlänge auf Anfrage
bis 2.500,00 mm (98,43'')
Hochtemperatur-Thermometer
Mit unserem Produktfinder können Sie anhand von Produkteigenschaften nach geeigneten Messgeräten, Softwareprogrammen oder Systemkomponenten suchen. Der Applicator führt Sie anhand von Anwendungsparametern bis zur Auswahl eines einzelnen Produkts.
Über Hochtemperatur-Thermometer
In der Stahlverarbeitung, in Glasschmelzen, bei Rauchgasanwendungen und in der Ziegel- und Keramikindustrie können Temperaturen von bis zu 2000 °C (3632 °F) auftreten. Hochtemperaturanwendungen erfordern spezielle Thermometer mit Schutzrohren aus Keramik oder Sonderlegierungen und verschiedenen Arten von Thermoelementen aus Legierungen von Nichtedel- oder Edelmetallen wie Platin und Rhodium. Das Schutzrohr schützt den Sensor vor prozessbedingten mechanischen und chemischen Beschädigungen und Temperaturschocks und erhöht dadurch die Lebensdauer des Sensors.
Beschreibung des Portfolios
Unser Portfolio modularer Hochtemperatur-Thermometer bietet:
Modularer Aufbau für einfache Konfiguration entsprechend den Anforderungen der Anwendung Optionaler Temperaturtransmitter, entweder integriert oder abgesetzt Sensoren mit Thermoelementen (TC) Typ J, K, N oder Typ B, S, R Schutzrohre aus Sonderlegierungen oder einer großen Auswahl an Keramikmaterialien Prozessanschlüsse mit Gewinde, Flansch oder Klemmverschraubung
©Endress+Hauser
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Thermometer mit Keramikschutzrohr
Thermometer mit Schutzrohr aus Metall oder Legierung
Thermometer mit Keramikschutzrohr
Thermometer mit Schutzrohr aus Metall oder Legierung
Durch den modularen Aufbau und die große Vielfalt an Optionen können die Thermometer nach den Anforderungen der Anwendungen in den unterschiedlichsten Branchen konfiguriert werden.
Energieerzeugung z. B. Biomasse, Kohle Chemische Industrie z. B. Vergasungsanlagen Industrieöfen, z. B. Müllverbrennung Glasindustrie Stahl- und Eisenproduktion Zement und Baustoffe
Lange Lebensdauer durch Nutzung innovativer Schutzrohrmaterialien mit erhöhter Verschleißfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit Kosteneinsparungen bei Wartung der Messstelle, Qualitätsverbesserungen der Produkte und erhöhte Anlagensicherheit Langfristig stabile Messung dank Sensorschutz durch nicht poröse Materialien Flexible Produktauswahl dank modularer Bauweise Möglichkeit kundenspezifischer Lösungen
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Technologie, Aufbau und Vorteile von Thermoelementen (TCs) in der Temperaturmessung.
Grundlagen und Messprinzip
Ab wann gilt eine Temperatur in Industrieprozessen als „Hochtemperatur“?
In der industriellen Messtechnik werden Anwendungen über ~600 °C (~1112 °F) im Allgemeinen als Hochtemperaturanwendungen betrachtet. Viele Ofen- und thermische Prozesse überschreiten 1000 °C (1832 °F) und können Temperaturen von 1600 °C (2912 °F) oder höher erreichen.
Je nach Typ des Thermoelements, Schutzkonzept und Anwendungsbedingungen können Thermoelemente Temperaturen von wenigen hundert Grad bis zu 1800 °C (3270 °F) messen.
Welche Sensortechnologie ist für Hochtemperaturmessungen geeignet?
Die wichtigste Sensortechnologie für Hochtemperaturmessungen sind Thermoelemente. Widerstandsthermometer (RTDs) werden bei niedrigeren Temperaturen in Bereichen verwendet, die eine höhere Genauigkeit und Langzeitstabilität erfordern.
Widerstandsthermometer (Resistance Temperature Detectors, RTDs) sind in der Regel auf Temperaturen von ca. 600...700 °C (1112...1292 °F) beschränkt. Oberhalb dieses Bereichs sind Thermoelemente üblicherweise die einzige technisch realisierbare Lösung, denn je nach Thermoelement-Typ und Bauweise können sie Temperaturen von mehr als 1600 °C (2912 °F) messen.Thermoelemente (Thermocouples, TCs) werden in Anwendungen bevorzugt, in denen hohe Temperaturen, starke Vibrationen, Drücke, schnelle Temperaturwechsel oder raue Umgebungsbedingungen auftreten. Im Vergleich zu Widerstandsthermometern sind Thermoelemente robuster und bieten breitere nutzbare Temperaturbereiche. Dadurch sind sie besser für anspruchsvolle Industrieprozesse wie Öfen, Reaktoren und Abgasanlagen geeignet.
Welchen Thermoelement-Typ sollte ich für hohe Temperaturen wählen?
Nichtedelmetall-Thermoelemente , z. B. Typ K oder Typ N, werden im Allgemeinen für mittlere bis hohe Temperaturen (bis zu 1260 °C) verwendet.
Edelmetall-Thermoelemente , z. B. Typ S, R und B, werden für Anwendungen mit sehr hohen Temperaturen verwendet (bis 1600...1700 °C), die höhere Temperaturbeständigkeit und Stabilität erfordern.
Messen Thermoelemente in Hochtemperaturanwendungen die absolute Temperatur?
Nein. Ein Thermoelement misst die Temperaturdifferenz zwischen der Messstelle und einer Vergleichsstelle (Kaltstelle) . Die absolute Prozesstemperatur wird unter Anwendung der Kaltstellenkompensation im Transmitter berechnet.
Wo genau misst ein Thermoelement die Temperatur in einem Hochtemperaturprozess?
Ein Thermoelement misst nicht ausschließlich an seiner physischen Spitze. Die thermoelektrische Spannung wird über die gesamte Länge des Thermoelements erzeugt, wobei der größte Beitrag aus der Zone mit dem höchsten Temperaturgradienten kommt. Die korrekte Eintauchtiefe, Sensorposition und der korrekte Einbauort haben deshalb einen starken Einfluss auf das Messergebnis.
Warum werden in Hochtemperaturanwendungen oft abgesetzt montierte Transmitter verwendet?
Die Elektronik, beispielsweise im Transmitter, hat deutlich niedrigere Temperaturgrenzwerte als die Thermoelemente. In Hochtemperaturanwendungen schützt eine abgesetzte Montage den Transmitter vor einer zu hohen Umgebungstemperatur und sorgt für eine zuverlässige Signalübertragung und Langzeitstabilität.
Warum kommt es bei Thermoelementen bei hohen Temperaturen zu Drift?
Drift des Thermoelements wird durch chemische und physikalische Veränderungen bei hohen Temperaturen verursacht, u. a. durch Oxidation, Diffusion von Legierungselementen, Korngrößenwachstum und Verunreinigung aus der Prozessatmosphäre oder Schutzmaterialien . Die Drift wird größer, je höher die Temperaturen und je länger die Expositionszeit ist.
TC-Drift macht sich vor allem bei Temperaturen über ca. 600 °C (1112 °F) deutlich bemerkbar. Unterhalb dieses Bereichs treten Driftprozesse wesentlich langsamer auf und sind innerhalb der typischen Betriebslebensdauer oft vernachlässigbar.
Warum driften Thermoelementen bei hohen Temperaturen oft in Richtung niedrigerer Messwerte?
In vielen Hochtemperaturanwendungen neigen Thermoelemente dazu, im Lauf der Zeit in Richtung negativer Abweichungen zu driften. Dies wird durch Veränderungen im Material und Verunreinigungseffekte verursacht, die die erzeugte thermoelektrische Spannung verringern. Das führt dazu, dass die gemessenen Temperaturen niedriger sind als die tatsächliche Prozesstemperatur.
Kann Drift eines Thermoelements durch Kalibrierung nach dem Betrieb erkannt werden?
In den meisten Hochtemperaturanwendungen tritt Drift üblicherweise in lokalen heißen Zonen mit starken Temperaturgradienten auf, die unter Standard-Kalibrierbedingungen nicht reproduziert werden können . Infolgedessen deckt eine Kalibrierung nach dem Gebrauch die tatsächliche Messabweichung oft nicht auf.
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Mechanische Belastung, Lebensdauer und Verschleiß
Welche Faktoren begrenzen die maximale Temperatur, bei der ein Thermoelement verwendet werden kann?
Neben den materialspezifischen Grenzwerten (Schmelzpunkt) spielt die thermomechanische Belastung eine wichtige Rolle. Hohe Temperaturen verringern die Festigkeit eines Materials, während Schwerkraft, Vibrationen und Wärmeausdehnung zu mechanischen Spannungen führen, die Inhomogenitäten verursachen und zu einem vorzeitigen Ausfall führen können.
Gelten Hochtemperatur-Thermoelemente als Verbrauchsmaterialien oder Verschleißteile?
In vielen Hochtemperaturanwendungen sind Thermoelemente Verschleißteile. Lebensdauern von einigen Monaten bis zu einem Jahr können je nach Prozessbedingungen bereits als akzeptabel betrachtet werden. Eine regelmäßige Wartung durch Austausch ist notwendig.
Warum können Thermoelemente aus dem gleichen Material in ähnlichen Anwendungen eine sehr unterschiedliche Lebensdauer haben?
Kleine Unterschiede bei Gaszusammensetzung, Verunreinigungen, Abrieb, Temperaturgradienten und Betriebsprofilen können erhebliche Auswirkungen auf die Lebensdauer haben, selbst in ähnlichen Branchen oder Anlagen.
Wie wirkt sich die Prozessatmosphäre auf die Lebensdauer eines Thermoelements bei Hochtemperaturmessungen aus?
Die Prozessatmosphäre hat große Auswirkungen auf die Lebensdauer eines Thermoelements. Oxidierende, reduzierende oder verunreinigte Atmosphären können Korrosion, Diffusion und Alterung beschleunigen und dadurch die Betriebslebensdauer deutlich verkürzen.
Warum wirken sich wasserstoff- oder schwefelhaltige Atmosphären stark auf die Lebensdauer des Thermoelements aus?
Bestimmte leichte oder reaktive Gase können bei hohen Temperaturen durch Schutzmaterialien diffundieren und mit den Legierungen des Thermoelements reagieren . Das beschleunigt Alterung, Verunreinigung und Drift, selbst wenn Temperaturgrenzwerte nicht überschritten werden.
Sind Keramikschutzrohre bei hohen Temperaturen wirklich gasdicht?
Kein Material ist bei hohen Temperaturen vollkommen gasdicht. Hochreine keramische Werkstoffe verringern deutlich die Gasdiffusion und Verunreinigungen, doch leichte Gase wie Wasserstoff können je nach Temperatur und Druck trotzdem durch die Materialien diffundieren.
Welcher Durchmesser wird für Thermoelement-Drähte empfohlen?
Je höher die Prozesstemperatur und je länger die Verweilzeit bei der höchsten Temperatur ist, desto dicker sollte der Draht des Thermoelements gewählt werden , da dies Drift-Effekte verzögert und dadurch die Lebensdauer des Thermoelements verlängern kann. Für Anwendungen, bei denen die Thermoelemente lange hohen Temperaturen ausgesetzt sind, werden deshalb größere Drahtdurchmesser verwendet, um eine bessere Haltbarkeit zu erreichen.
Gleichzeitig müssen die Materialkosten berücksichtigt werden . Die Vergrößerung des Drahtdurchmessers führt zu höherem Materialverbrauch, der sich in den Gesamtkosten niederschlägt, insbesondere für Edelmetall-/Platin-Thermoelemente, z. B. die Typen R, S und B.
Warum werden für Thermoelemente besondere Verlängerungs- oder Ausgleichskabel benötigt?
Wenn die Materialien der Kabeladern nicht genau zum Thermoelement passen, können Messabweichungen auftreten.
Bei Verwendung von Kupferkabeln würden zusätzliche thermoelektrische Verbindungsstellen und Messabweichungen entstehen. Verlängerungs- oder Ausgleichsleitungen, die aus kompatiblen Materialien bestehen, wahren die Signalintegrität zwischen Sensor und Transmitter, sie erhöhen allerdings die Gesamtkosten des Systems.
Können Hochtemperatur-Thermoelemente in ATEX- oder Ex-Bereichen verwendet werden?
In den meisten Hochtemperaturanwendungen sind Ex-Zonen in der Praxis nicht relevant , da der Explosionsschutz auf definierte Oberflächentemperaturen beschränkt ist, die deutlich unter den typischen Werten von Hochtemperaturprozessen liegen.
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iTHERM FlameLine-Portfolio
Worin unterscheiden sich die Hochtemperatur-Thermometer von Endress+Hauser?
Das iTHERM FlameLine-Portfolio enthält verschiedene Modelle:
TAF11 verwendet ein Keramikschutzrohr für Gasphasen- und Hochtemperaturanwendungen. TAF12D/T/S verwendet Ausführungen mit mehrfachen Keramikschutzrohren für höchste Temperaturen. TAF16 verwendet Schutzrohre aus Metall oder Speziallegierungen für mechanisch anspruchsvolle Bedingungen.
Welches TAF-Thermometer ist für die höchsten Temperaturen ausgelegt?
TAF12T ist für Anwendungen mit den höchsten Temperaturen ausgelegt . Es verwendet Edelmetall-Thermoelemente und mehrfache Hochleistungs-Schutzrohre aus Keramik.
Warum sollten TAF12-Thermometer normalerweise mit doppelten oder dreifachen Keramikschutzrohren konfiguriert werden?
Beim iTHERM FlameLine TAF12 sind zusätzliche Keramik-Innenrohre zum Schutz des Platin-Thermoelements vor Verunreinigung und Alterung erforderlich. Dadurch kann die Sensorlebensdauer im Vergleich zu Ausführungen mit nur einem Schutzrohr deutlich verlängert werden.
Welches Hochtemperatur-Thermometer sollte ich für meine Anwendung wählen?
Die Auswahl des richtigen Produkts beginnt üblicherweise mit den Anwendungsbedingungen.
Für extrem hohe Temperaturen mit begrenzter mechanischer Belastung werden Ausführungen mit Keramikwerkstoffen wie iTHERM FlameLine TAF12D/T/S bevorzugt. Für mechanisch anspruchsvolle Anwendungen mit starker Vibration oder Abrieb ist iTHERM FlameLine TAF16 oft die bessere Wahl.
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