Термометры биметаллические БТ 5: устройство, принцип действия, применение и технические характеристики

Термометр биметаллический БТ 5 представляет собой прибор для измерения температуры поверхностей (в основном, трубопроводов) в диапазонах от -60 до +600 °C. Он относится к классу промышленных показывающих термометров и широко применяется в энергетике, ЖКХ, нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности для локального контроля технологических процессов. Основное преимущество — автономность, надежность, устойчивость к вибрациям и отсутствие необходимости в источнике питания.

Устройство и принцип действия

Конструкция термометра БТ 5 базируется на физическом принципе деформации биметаллического элемента при изменении температуры. Основные компоненты прибора:

• Чувствительный элемент (биметаллическая спираль или спираль): Состоит из двух прочно соединенных металлических полос с разными коэффициентами линейного расширения (например, инвар и немагнитная сталь). При нагреве или охлаждении спираль изгибается или скручивается.
• Корпус (головка): Изготавливается из стали, алюминиевого сплава или нержавеющей стали. Защищает внутренний механизм от внешних воздействий. На лицевой части расположено смотровое стекло (минеральное или силикатное) и шкала.
• Циферблат со шкалой: Наносится методом травления или печати. Имеет четкую градуировку в соответствии с диапазоном измерения. Класс точности, как правило, 1,0; 1,5 или 2,5.
• Стрелка и кинематический механизм: Преобразует механическое движение конца биметаллической спирали во вращательное движение стрелки.
• Гильза (резьбовая часть, штуцер): Предназначена для монтажа термометра в подготовленное место (гильзу, бобышку, тройник на трубопроводе). Имеет резьбу (чаще всего М20х1.5, G½, ½» NPT). Изготавливается из латуни или нержавеющей стали.
• Задняя крышка: Обеспечивает доступ для поверки и настройки прибора. Часто имеет уплотнительное кольцо для пылевлагозащиты.

Принцип действия: При изменении температуры контролируемой среды (передаваемой через гильзу), биметаллическая спираль деформируется. Это движение через кинематическую передачу приводит к повороту стрелки на определенный угол, пропорциональный величине изменения температуры. Стрелка указывает на текущее значение по шкале.

Основные технические характеристики и модификации

Термометры БТ 5 различаются по ряду ключевых параметров, которые определяют область их применения.

Таблица 1. Классификация и основные параметры термометров БТ 5

Параметр	Варианты исполнения и характеристики
Диапазон измерений, °C	-60…0; -40…+40; 0…+50; 0…+100; 0…+120; 0…+150; 0…+200; 0…+250; 0…+300; 0…+400; 0…+500; 0…+600; +100…+300; +200…+400 и др.
Класс точности	1,0; 1,5; 2,5 (допустимая основная погрешность в % от диапазона шкалы).
Диаметр корпуса	100 мм (БТ-100), 125 мм (БТ-125), 150 мм (БТ-150), 160 мм, 200 мм. Наиболее распространен БТ-100.
Материал корпуса	Сталь с эмалевым покрытием, алюминиевый сплав, нержавеющая сталь (исполнение БТ 5-Н).
Материал гильзы (штуцера)	Латунь (стандарт), нержавеющая сталь (для агрессивных сред или высоких температур).
Длина гильзы (погружной части)	От 60 до 500 мм (стандартные: 100, 125, 160, 200, 250 мм). Выбирается в зависимости от глубины монтажной гильзы.
Резьба штуцера	М20х1.5 (метрическая), G½ (дюймовая цилиндрическая), ½» NPT (дюймовая коническая).
Расположение штуцера	Осевое (радиальное) – ось штуцера проходит через центр циферблата. Или боковое (киповое) – штуцер расположен сбоку корпуса.
Рабочее положение	Для большинства моделей – любое. Для термометров с боковым штуцером важно соблюдать ориентацию, указанную в паспорте.
Степень защиты IP	IP54 (защита от пыли и брызг), IP55 (защита от струй воды).
Климатическое исполнение	У, УХЛ (для умеренного и холодного климата), Т (тропическое), ОМ (общемировое).

Особенности монтажа и эксплуатации

Правильный монтаж критически важен для обеспечения точности и долговечности биметаллического термометра.

• Выбор места установки: Термометр должен устанавливаться в месте, где он будет измерять температуру наиболее репрезентативной части потока. Следует избегать мест застоя среды или непосредственного влияния внешних источников нагрева/охлаждения.
• Монтажная гильза (промежуточная гильза, защитная гильза): БТ 5 практически всегда устанавливается в специальную монтажную гильзу (погружную гильзу, карман), которая приваривается или ввинчивается в трубопровод. Это защищает чувствительный элемент от прямого воздействия высокого давления и агрессивной среды, а также позволяет извлекать термометр без остановки процесса. Длина погружной части термометра должна быть не менее длины монтажной гильзы.
• Уплотнение резьбового соединения: Для герметизации соединения штуцера термометра с гильзой или бобышкой используются уплотнительные материалы, выдерживающие рабочую температуру (лента ФУМ, уплотнительная нить, графитовая паста). При затяжке необходимо избегать чрезмерных усилий, которые могут повредить гильзу термометра.
• Ориентация: Термометры с осевым штуцером могут устанавливаться в любом удобном для считывания показаний положении. Для моделей с боковым штуцером необходимо обеспечить горизонтальное положение циферблата, чтобы избежать дополнительной погрешности от воздействия силы тяжести на механизм.
• Температурные условия эксплуатации: Важно, чтобы температура окружающего воздуха не выходила за пределы, указанные в паспорте (обычно от -40 до +60 °C для корпуса). Высокая внешняя температура может внести дополнительную погрешность.

Поверка и техническое обслуживание

Термометры БТ 5 подлежат периодической поверке в соответствии с межповерочным интервалом (МПИ), который обычно составляет 1-2 года для ответственных процессов, но может быть увеличен для менее критичных применений. Поверка осуществляется методом сравнения с показаниями эталонного термометра в жидкостных термостатах (масляных или солевых) при нескольких температурах в пределах шкалы.

Техническое обслуживание заключается в регулярном визуальном контроле целостности корпуса и стекла, отсутствии запотевания стекла изнутри, плавности хода стрелки и достоверности показаний. Запрещается разбирать прибор в условиях эксплуатации. При обнаружении дефектов (залипание стрелки, необнуление, повреждения) термометр должен быть заменен и отправлен на ремонт в специализированную мастерскую.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами термометров

Преимущества:

• Полная автономность и энергонезависимость.
• Высокая надежность и механическая прочность, устойчивость к вибрации.
• Простота конструкции, монтажа и обслуживания.
• Низкая стоимость владения.
• Хорошая наглядность показаний.
• Широкий диапазон измеряемых температур.

Недостатки:

• Меньшая точность по сравнению с эталонными жидкостными стеклянными или современными электронными термометрами.
• Наличие инерционности (задержка показаний).
• Механический износ кинематической пары (оси, шестерни) со временем.
• Невозможность дистанционной передачи показаний, регистрации данных или интеграции в АСУ ТП без дополнительных средств (например, видеокамер).
• Чувствительность к сильным магнитным полям (может намагничиваться стрелка или механизм).

Области применения в энергетике и смежных отраслях

• Тепловая энергетика: Контроль температуры пара, питательной воды, конденсата, мазута, масла в системах турбин и насосов на ТЭЦ и котельных.
• Водоснабжение и водоотведение: Контроль температуры в системах подогрева, технологических резервуарах.
• Нефтегазовая промышленность: Измерение температуры на технологических трубопроводах, в емкостях, на сливо-наливных эстакадах.
• Химическая промышленность: Контроль температуры в реакторах, теплообменниках, магистралях с химикатами (при условии применения гильзы из нержавеющей стали и коррозионностойкого исполнения).
• Машиностроение: Мониторинг систем охлаждения, гидравлических систем.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается термометр БТ 5 от ТБ?

ТБ (Термометр Биметаллический) — более старая, советская маркировка. БТ (Биметаллический Термометр) — современное обозначение. Конструктивно приборы очень схожи. Основное различие часто заключается в стандартах изготовления и применяемых материалах. БТ 5 соответствует современным ТУ 25-2021-002-15647909-2018 и другим. В спецификациях важно обращать внимание на технические параметры, а не только на маркировку.

Как правильно выбрать длину погружной части (гильзы)?

Длина погружной части должна быть равна или (предпочтительно) немного больше глубины монтажной гильзы (кармана) на трубопроводе. Погружной конец термометра должен доходить до середины потока измеряемой среды для минимизации погрешности от теплоотвода через стенки. Стандартная рекомендация: длина погружения = диаметру трубопровода/емкости / 2 + 10-20 мм.

Можно ли установить термометр БТ 5 непосредственно в трубопровод без монтажной гильзы?

Технически это возможно, но крайне не рекомендуется по следующим причинам: невозможность замены или поверки без остановки и дренажа системы; прямое воздействие давления и агрессивной среды на гильзу термометра, что сокращает срок службы; риск протечки через резьбовое соединение при вибрациях. Использование штатной монтажной гильзы — обязательная промышленная практика.

Что делать, если стрелка термометра не возвращается к начальному значению при остывании?

Это признак неисправности: «залипание» биметаллической спирали или механизма, либо его механическое повреждение (деформация). Такой термометр подлежит замене. Самостоятельный ремонт в полевых условиях недопустим, требуется демонтаж и отправка на ремонт в специализированную организацию, имеющую лицензию на поверку.

Какой класс точности выбрать: 1,0 или 1,5?

Класс точности 1,0 обеспечивает меньшую погрешность. Его выбирают для более ответственных участков, где важна высокая достоверность измерения (например, контроль перегрева пара на выходе из пароперегревателя). Класс 1,5 является наиболее распространенным и подходит для большинства технологических задач (контроль температуры в системах отопления, ГВС, общих трубопроводах). Класс 2,5 применяется для индикаторного контроля, где не требуется высокая точность.

В чем разница между осевым и радиальным исполнением?

Это синонимы. И осевое, и радиальное исполнение означают, что ось штуцера (гильзы) термометра проходит перпендикулярно плоскости циферблата и через его центр. Это наиболее распространенный тип для прямой установки на горизонтальных трубопроводах сверху или сбоку.

Можно ли использовать термометр БТ 5 для измерения температуры воздуха в помещении?

Теоретически можно, но это нецелесообразно. Для этого существуют специальные настенные или настольные биметаллические термометры (например, ТБ-60). БТ 5 предназначен для монтажа в трубопровод через гильзу, его чувствительный элемент изолирован в гильзе и не предназначен для эффективного измерения температуры газовой среды с низкой теплоемкостью. Показания будут иметь большую инерционность и погрешность.

Какова стойкость прибора к вибрации?

Биметаллические термометры БТ 5 обладают хорошей виброустойчивостью по сравнению со стеклянными жидкостными, так как не имеют хрупких деталей. Однако длительное воздействие сильной вибрации (например, на насосных агрегатах) может привести к самоотвинчиванию резьбового соединения, износу оси стрелки и, в конечном итоге, к выходу из строя. На таких объектах рекомендуется использовать термометры в амортизирующих корпусах или с дополнительными средствами крепления.

Заключение

Термометр биметаллический БТ 5 остается востребованным, надежным и экономически эффективным средством для локального контроля температуры в различных промышленных системах. Его правильный выбор, учитывающий диапазон измерений, длину погружения, класс точности, материал исполнения и тип присоединения, является залогом долговечной и точной работы. Несмотря на развитие цифровых систем, простота и автономность БТ 5 обеспечивают ему стабильное место в арсенале средств контроля на объектах энергетики и промышленности. Соблюдение правил монтажа и своевременная поверка позволяют максимально реализовать потенциал этого прибора.