Термометры биметаллические ТБф 221: технические характеристики, конструкция и применение
Термометр биметаллический ТБф 221 представляет собой стационарный прибор для измерения температуры поверхностей (в основном трубопроводов) в диапазонах от -30 до +600 °C. Данная модель является одной из наиболее распространенных и востребованных в энергетике, ЖКХ, нефтегазовой и химической промышленности благодаря своей надежности, автономности и простоте эксплуатации. Конструктивно он относится к термометрам с фиксированным корпусом и фланцевым креплением, что отличает его от моделей с погружаемой гильзой (ТБп) или радиальным корпусом (ТБр).
Конструктивные особенности и принцип действия
Основой работы термометра ТБф 221 является биметаллический элемент, выполненный в виде спирали или винтовой пружины. Элемент состоит из двух прочно соединенных металлических пластин с разными коэффициентами линейного расширения. При изменении температуры измеряемой поверхности, к которой плотно прилегает нижняя часть корпуса, биметаллическая спираль деформируется (скручивается или раскручивается). Это механическое движение через кинематическую систему передается на ось стрелки, которая указывает на соответствующее значение на градуированной шкале.
Ключевые узлы термометра:
- Корпус (гильза): Изготавливается из нержавеющей или конструкционной стали. Имеет форму цилиндра с фланцем для крепления. Нижняя часть корпуса является чувствительным элементом, передающим тепло от поверхности к биметаллической спирали.
- Измерительный механизм: Расположен внутри корпуса. Включает в себя биметаллический элемент, ось и передаточный механизм.
- Цилиндрический фланец: Предназначен для жесткого крепления термометра к трубопроводу или резервуару с помощью сварки, пайки или резьбового соединения (в зависимости от исполнения). Обеспечивает плотный тепловой контакт.
- Циферблат (шкала): Круглый, защищен стеклом или прозрачной полимерной пластиной. Шкала градуирована в градусах Цельсия (°C).
- Стрелка: Алюминиевая, четко указывает на текущее значение температуры.
- Теплоэнергетика: трубопроводы пара, горячей воды, питательной воды.
- Системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения (ГВС) в котельных и ЦТП.
- Нефтегазовая промышленность: контроль температуры на технологических трубопроводах.
- Химическая и пищевая промышленность: резервуары и трубопроводы с технологическими средами.
- Полная автономность и энергонезависимость.
- Простота конструкции, высокая надежность и долговечность.
- Устойчивость к вибрациям (по сравнению с жидкостными стеклянными термометрами).
- Удобство считывания показаний за счет крупной шкалы.
- Относительно невысокая стоимость.
- Возможность работы при высоких давлениях.
- Инерционность показаний (запаздывание при быстром изменении температуры).
- Механическая система подвержена износу и может требовать периодической поверки.
- Отсутствие возможности дистанционной передачи данных и интеграции в АСУ ТП.
- Погрешность может увеличиваться при неправильном монтаже (неполное погружение).
- Ограниченная стойкость к резким перепадам температуры (термоудар).
- 300) = ±4,5 °C.
Основные технические характеристики и параметры
Термометры ТБф 221 производятся в соответствии с техническими условиями ТУ 25-2021.001-09021529-2018 или аналогичными. Их параметры стандартизированы, но могут иметь вариации в зависимости от производителя и конкретного заказа.
Таблица 1. Основные технические характеристики термометров ТБф 221
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Класс точности | 1,0; 1,5; 2,0 (в зависимости от диапазона измерения) |
| Диапазоны измерения температуры | -30…+50 °C; 0…+100 °C; 0…+150 °C; 0…+200 °C; 0…+300 °C; 0…+400 °C; 0…+500 °C; 0…+600 °C. Возможны другие комбинации в указанных пределах. |
| Присоединительный размер (диаметр фланца) | Стандартно: 100 мм. Возможны исполнения с фланцем 63 мм, 80 мм, 125 мм. |
| Резьба для крепления | Внутри фланца обычно нарезана резьба (например, М20х1,5, G½») для монтажа на бобышку или штуцер. Возможно исполнение под приварку. |
| Диаметр корпуса (гильзы) | От 10 до 16 мм, стандартно 12 мм. |
| Длина погружаемой части (гильзы) | От 60 до 500 мм. Наиболее распространенные длины: 100, 160, 250 мм. |
| Материал корпуса | Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т (AISI 321), сталь 20. |
| Материал фланца | Сталь, нержавеющая сталь. |
| Рабочее давление в системе | До 6,4 МПа (64 кгс/см²) при условии герметичного монтажа. |
| Климатическое исполнение | УХЛ2, У3, УХЛ3 по ГОСТ 15150. |
| Степень защиты | IP40, IP54 (защита от брызг и пыли). |
Область применения и особенности монтажа
Термометры ТБф 221 применяются для локального визуального контроля температуры в системах, где не требуется дистанционная передача показаний или запись данных. Основные сферы применения:
Монтаж осуществляется путем установки термометра в подготовленное посадочное место на трубопроводе. Это может быть бобышка с резьбой, приваренный штуцер или сварной фланец. Критически важно обеспечить полный контакт погружаемой части гильзы с измеряемой средой. Для этого гильза должна погружаться в среду на всю свою длину, либо не менее чем на 2/3. При монтаже на трубопровод малого диаметра рекомендуется устанавливать термометр в колене или специальном кармане, направленном навстречу потоку. Монтаж должен исключать механические напряжения на корпусе прибора.
Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами термометров
Преимущества:
Недостатки:
Поверка и обслуживание
Термометры ТБф 221 подлежат периодической поверке. Межповерочный интервал (МПИ) обычно составляет 2-4 года, если иное не указано в документации производителя. Поверка осуществляется методом сравнения с эталонным термометром в жидкостных термостатах или печах в нескольких точках шкалы. Основные проверяемые параметры: основная приведенная погрешность, вариация показаний (обратный ход), величина зазора между стрелкой и стеклом.
Обслуживание в процессе эксплуатации сводится к визуальному контролю целостности прибора, чистке стекла циферблата и проверке надежности крепления. Ремонт, как правило, нецелесообразен – вышедший из строя или не прошедший поверку прибор заменяется на новый.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается ТБф 221 от ТБп 221?
ТБф 221 имеет фиксированный корпус с фланцем для жесткого крепления. ТБп 221 – термометр с погружаемой гильзой, где корпус с измерительным механизмом соединен с гильзой через подвижное соединение (сальник), что позволяет регулировать глубину погружения гильзы без изменения положения циферблата. ТБф дешевле и надежнее при постоянных условиях, ТБп удобнее для монтажа в труднодоступных местах.
Как правильно выбрать длину погружаемой части (гильзы)?
Длина гильзы должна быть такой, чтобы чувствительный элемент (нижняя часть гильзы) находился в центре потока измеряемой среды. Минимальная глубина погружения – не менее 2/3 длины гильзы. Для трубопроводов стандартно используются гильзы длиной 100, 160, 250 мм в зависимости от диаметра трубы и наличия изоляции.
Можно ли устанавливать ТБф 221 на вертикальный трубопровод?
Да, установка возможна как на горизонтальные, так и на вертикальные трубопроводы. При этом необходимо обеспечить удобное для считывания положение циферблата. Для этого существуют модели с осевым (циферблат параллелен оси трубы) и радиальным (циферблат перпендикулярен оси трубы) расположением. В маркировке это отражается дополнительной буквой (например, ТБфО 221 – осевое исполнение).
Что означает класс точности 1,5 для термометра с диапазоном 0-300 °C?
Класс точности 1,5 означает, что допустимая основная приведенная погрешность не превышает ±1,5% от диапазона измерения. Для диапазона 0-300 °C диапазон составляет 300 градусов. Следовательно, максимальная допустимая погрешность в любой точке шкалы составит ± (1,5%
Какой материал корпуса предпочтительнее: нержавеющая сталь или сталь 20?
Нержавеющая сталь (12Х18Н10Т) является универсальным и коррозионно-стойким материалом, подходящим для большинства сред, включая агрессивные (пары, вода, нефтепродукты). Сталь 20 подходит для неагрессивных сред (вода, пар, воздух) и часто применяется в системах отопления и ГВС. Выбор зависит от среды и требований заказчика.
Требуется ли теплопроводная паста при монтаже?
При монтаже на резьбовое соединение рекомендуется использовать высокотемпературную теплопроводную пасту или герметик. Это улучшает тепловой контакт между гильзой термометра и бобышкой, снижает инерционность и повышает точность измерений, особенно на трубопроводах с низкой температурой (до +150 °C). На высоких температурах паста может выгорать.
Заключение
Термометр биметаллический ТБф 221 остается базовым, проверенным временем прибором для оперативного визуального контроля температуры в промышленных трубопроводных системах. Его правильный выбор, учитывающий диапазон измерения, длину гильзы, материал и условия монтажа, а также своевременная поверка, являются залогом получения достоверных данных для обеспечения безопасной и эффективной работы технологического оборудования. Несмотря на развитие цифровых систем, спрос на данные приборы сохраняется благодаря их исключительной надежности и автономности.