Термометры биметаллические БТ-30.010: технические характеристики, устройство и применение

Термометр биметаллический БТ-30.010 представляет собой прибор для измерения температуры поверхностей (ГОСТ 28207-89) в диапазоне от -40 до +300 °C. Он относится к классу показывающих приборов прямого действия, где измерение осуществляется за счет деформации чувствительного элемента. Основная сфера применения – энергетика, промышленное оборудование, тепловые сети, судостроение, где необходим надежный, автономный и визуальный контроль температуры на трубопроводах, кожухах, резервуарах и других технологических объектах.

Устройство и принцип действия

Конструкция термометра БТ-30.010 основана на физическом принципе разницы коэффициентов линейного расширения двух разнородных металлов, прочно соединенных между собой (биметаллическая спираль или пластина). При изменении температуры измеряемой поверхности, к которой плотно прилегает термобаллон (гильза), спираль деформируется, вызывая поворот стрелки на циферблате. Ключевые конструктивные элементы:

• Термобаллон (гильза, чувствительный элемент): Изготовлен из нержавеющей стали, непосредственно контактирует с объектом измерения. Передает тепловую энергию биметаллическому элементу.
• Биметаллическая спираль: Расположена внутри термобаллона. Является первичным преобразователем температуры в механическое перемещение.
• Передаточный механизм: Состоит из вала, зубчатых секторов и шестеренок, преобразующих малый угол закручивания спирали в значительный поворот стрелки.
• Циферблат: Круглая шкала с нанесенными делениями, цифрами и единицей измерения (°C). Изготавливается из алюминия или пластика, часто имеет антибликовое покрытие.
• Корпус: Защищает механизм от внешних воздействий. Выполняется из стали с антикоррозионным покрытием или нержавеющей стали. Имеет смотровое стекло, часто уплотненное кольцом для защиты от пыли и влаги.
• Крепежная часть (лапа): Стационарное крепление термометра к объекту измерения с помощью резьбового штуцера (обычно М16х1.5 или аналогичного).

Основные технические характеристики

Термометры БТ-30.010 выпускаются в различных модификациях, отличающихся диапазоном измерения, диаметром корпуса, длиной термобаллона и классом точности. Основные параметры сведены в таблицу.

Таблица 1. Основные технические характеристики термометров БТ-30.010

Параметр	Значение / Описание
Тип	Биметаллический, показывающий, стационарный
Диапазон измеряемых температур	Стандартные диапазоны: -40…+60°C, 0…+100°C, 0…+150°C, 0…+200°C, 0…+300°C и другие
Класс точности	1,0; 1,5; 2,5 (в зависимости от диапазона и производителя)
Диаметр корпуса	100 мм (БТ-100), 125 мм (БТ-125), 150 мм (БТ-150), 160 мм
Длина термобаллона (погружной части, L)	От 63 мм до 500 мм и более (стандартные ряды: 63, 100, 160, 250 мм)
Резьба крепления (штуцера)	М16х1.5, М20х1.5, G½, G¾ (дюймовая трубная резьба также распространена)
Рабочее положение	Любое, но рекомендуется радиальное (циферблат перпендикулярно оси термобаллона). Осевое исполнение (ось баллона параллельна плоскости циферблата) также доступно.
Материал термобаллона	Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т (AISI 321) или аналогичная
Материал корпуса	Сталь с порошковым покрытием, нержавеющая сталь
Степень защиты	IP54, IP55 (защита от пыли и брызг воды)
Климатическое исполнение	УХЛ, У, Т (для различных климатических зон)
Средний срок службы	Не менее 10-12 лет при соблюдении условий эксплуатации

Модификации и обозначение

Полное обозначение термометра содержит информацию о его ключевых параметрах. Пример расшифровки: БТ-30.010-1.0-0…150°C-100-160-М16х1.5-УХЛ3.

• БТ – термометр биметаллический.
• 30.010 – номер исполнения по конструкторской документации.
• 1.0 – класс точности.
• 0…150°C – диапазон измерения.
• 100 – диаметр корпуса в мм.
• 160 – длина термобаллона (погружной части) в мм.
• М16х1.5 – тип и размер резьбы штуцера для крепления.
• УХЛ3 – климатическое исполнение и категория размещения.

Помимо стандартного осевого (радиального) исполнения, существуют модификации с осевым расположением термобаллона (например, БТ-30.011), с увеличенной длиной баллона для измерения температуры в средах с градиентом, а также взрывозащищенные исполнения (искробезопасная цепь).

Особенности монтажа и эксплуатации

Правильная установка – залог точных и долговечных показаний. Критически важно обеспечить полный тепловой контакт между термобаллоном и измеряемой средой.

• Место установки: Термобаллон должен погружаться в среду на всю длину рабочей части. На трубопроводах его устанавливают в поток, против течения, либо в колодец или гильзу, заполненную теплопроводящей жидкостью (масло, медьсодержащая паста).
• Крепление: Монтаж осуществляется путем ввинчивания штуцера в предварительно нарезанную резьбу в стенке аппарата или с помощью переходной гайки. Необходимо использовать уплотнительные материалы (лента ФУМ, графитовая набивка), выдерживающие рабочие температуры.
• Механическая защита: Следует исключить вибрации и изгибающие нагрузки на термобаллон. При монтаже на вибрирующих объектах возможно использование демпфирующих прокладок.
• Считывание показаний: Циферблат должен быть хорошо виден с рабочей позиции обслуживающего персонала. Угол обзора для приборов класса 1,0 и 1,5, как правило, не менее 120°.
• Поверка и калибровка: Термометры подлежат периодической поверке в соответствии с межповерочным интервалом (обычно 2-4 года). Проверка осуществляется сравнением с эталонным термометром в жидкостных термостатах или на поверочных установках с имитацией поверхности.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами термометров

Преимущества:

• Полная автономность и энергонезависимость.
• Высокая надежность и долговечность при отсутствии электронных компонентов.
• Устойчивость к перегрузкам по температуре (кратковременное превышение верхнего предела не выводит прибор из строя).
• Виброустойчивость (относительно жидкостных термометров).
• Относительно низкая стоимость и простота эксплуатации.
• Хорошая ремонтопригодность (возможность замены стрелки, циферблата, юстировки).

Недостатки:

• Запаздывание показаний (инерционность) по сравнению с термопарами и термосопротивлениями.
• Механическая уязвимость чувствительного элемента (боязнь сильных ударов, резких изгибов баллона).
• Ограниченная дистанционность – показания снимаются только визуально на месте установки.
• Требовательность к качеству монтажа для обеспечения точности.
• Возможность остаточной деформации биметалла при длительном воздействии предельных температур, что приводит к дополнительной погрешности.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Как правильно выбрать длину термобаллона (погружной части)?

Длина погружной части должна быть такой, чтобы чувствительный элемент находился в зоне измеряемой температуры. Для трубопроводов рекомендуется, чтобы баллон погружался до центра потока. Минимальная длина – не менее 40-50 мм для обеспечения необходимой площади теплового контакта. При установке в гильзу (карман) длина баллона должна быть на 10-20 мм меньше глубины гильзы, но не менее 2/3 ее глубины.

2. В чем разница между классами точности 1.0, 1.5 и 2.5?

Класс точности определяет допустимую основную приведенную погрешность в процентах от диапазона измерения. Например, для термометра 0…200°C:

• Класс 1.0: погрешность ± (200°C
• 1.0 / 100) = ±2.0°C
• Класс 1.5: погрешность ± (200°C
• 1.5 / 100) = ±3.0°C
• Класс 2.5: погрешность ± (200°C
• 2.5 / 100) = ±5.0°C

Выбор класса зависит от требований технологического процесса. Для критичных участков энергоблоков выбирают классы 1.0 или 1.5.

3. Можно ли отремонтировать термометр БТ-30.010 при залипании стрелки или ее смещении?

Да, в большинстве случаев ремонт возможен. Типовые операции: юстировка (корректировка положения стрелки при известной эталонной температуре), замена стрелки, циферблата или смотрового стекла. Ремонт должен проводиться квалифицированным персоналом с использованием поверочного оборудования, так как после вмешательства требуется проверка метрологических характеристик.

4. Какой материал термобаллона предпочтительнее для агрессивных сред?

Стандартный материал – нержавеющая сталь 12Х18Н10Т (AISI 321) – устойчив к большинству неагрессивных сред, воде, пару, маслам. Для особо агрессивных сред (кислоты, щелочи, морская вода) могут применяться баллоны из стали AISI 316/316L, хастеллоя или с защитным покрытием. Этот момент необходимо согласовывать дополнительно при заказе.

5. Что делать, если показания термометра вызывают сомнения?

Необходимо выполнить контрольную проверку:

1. Визуально убедиться в целостности прибора и отсутствии запотевания стекла.
2. Проверить надежность крепления термобаллона и качество теплового контакта.
3. Сравнить показания с эталонным переносным термометром (например, цифровым с погружным щупом), установленным рядом с термобаллоном в той же среде.
4. Если расхождение превышает допустимую погрешность, прибор должен быть демонтирован и отправлен на поверку или ремонт в специализированную организацию.

6. Допустимо ли использование термометра БТ-30.010 для измерения температуры воздуха?

Прямое использование нецелесообразно из-за низкой теплоотдачи от воздуха к термобаллону, что приводит к большой инерционности и значительной погрешности. Для измерения температуры воздуха существуют специальные биметаллические термометры с открытым чувствительным элементом или обдуваемым корпусом.

Заключение

Термометры биметаллические БТ-30.010 остаются востребованным и надежным средством для локального контроля температуры в энергетике и промышленности благодаря своей простоте, автономности и долговечности. Правильный выбор модификации (диапазон, длина баллона, класс точности), грамотный монтаж с обеспечением качественного теплового контакта и соблюдение регламента технического обслуживания и поверки гарантируют их точную и безотказную работу на протяжении всего срока службы. В системах, требующих дистанционной передачи данных или высокого быстродействия, они эффективно дополняются электронными средствами измерения, образуя комплексную систему контроля.