Temperatury mediów rzędu -60 °C nie robią specjalnego wrażenia na projektantach termometrów elektrycznych, ale gdy słyszą oni o temperaturach otoczenia w tym zakresie, nagle nabierają (zimnej) wody w usta.
Szybko okazuje się, że w takich warunkach nie można stosować standardowych termometrów rezystancyjnych Pt100/Pt1000, czy też termopar. Z jednej strony mamy globalne ocieplenie, a z drugiej zapotrzebowanie na sprzęt możliwy do stosowania w bardzo niskich temperaturach otoczenia – niespecjalnie to do siebie pasuje. Jednak taka jest rzeczywistość. Do niedawna najniższa stosowana temperatura testowa (otoczenia) wynosiła -40 °C, obecnie ta granica przesuwa się coraz dalej w kierunku -60 °C.
Jedną z przyczyn rosnącego zapotrzebowania na przyrządy stosowane w tak niskich temperaturach otoczenia jest eksploracja zimnych rejonów świata w poszukiwaniu ropy naftowej, gazu i innych minerałów. Jednak wymagania te nie wynikają wyłącznie z przyczyn metrologicznych i geograficznych. Zastosowania w dziedzinie ciekłych gazów również wymagają odpowiednich termometrów elektrycznych.
Zimne środowisko a gazy ciekłe
Standardowe termometry rezystancyjne nie nadają się do zastosowania w tak niskich temperaturach otoczenia. Logicznym wyjściem jest opracowanie specjalnych termometrów odpornych na niskie temperatury, które mogą wytrzymać również lodowate temperatury otoczenia rzędu -60 °C.
Przykłady termometrów elektrycznych nadających się do zastosowania w niskich temperaturach otoczenia
Z lewej: Termometr rezystancyjny TR40 z przyłączem kablowym (szeroki zakres zastosowań) Z prawej: Termometr rezystancyjny TR12-B dla przemysłu przetwórczego (petrochemicznego, naftowego)
Wersje specjalne – nawet jeżeli wizualnie nie różnią się zbytnio od zwykłych przyrządów – charakteryzują się wysokimi wymaganiami związanymi z projektowaniem, konstrukcją i wykorzystanymi materiałami. Aby uzyskać maksymalną niezawodność, podzespoły tych specjalnych termometrów są wykonane wyłącznie z materiałów nadających się do zastosowania w niskich temperaturach.
Wymagania dotyczące podzespołów i kompletnych przyrządów są wysokie. Odporność na uderzenia na przykład musi być testowana w najsłabszych punktach na zewnątrz przedmiotu badania. Testy te muszą być przeprowadzane na zamontowanych termometrach, które są gotowe do pracy.
Badanie IP65 zgodnie z IEC 6052
Jedną z głównych przyczyn, dla których konieczne jest przeprowadzanie i dokumentowanie tak szczegółowych
badań, jest zachowanie tworzyw sztucznych w niskich temperaturach. Ponieważ kruchość rośnie wraz ze
spadkiem temperatury, istnieją pewne granice użyteczności tych materiałów (np. w dławikach kablowych i ich uszczelnieniach).
Jednak nie tylko uszczelnienia muszą spełniać wymagania wynikające z temperatur testowych – dotyczy to też substancji uszczelniających, klejów, powierzchni malowanych, a także (co często jest pomijane) osłon
kabli w obudowach. W takich temperaturach otoczenia kable powinny być nieruchome, tzn. montowane na stałe.
Zapobiega to powstawaniu mikropęknięć i ew. wnikaniu wilgoci. Opracowano już podzespoły elektroniczne, jak np. ekrany i przetworniki, do zastosowań w ekstremalnych warunkach otoczenia. Tutaj wsteczne dopasowanie do niskich temperatur jest często niemożliwe.
Aby zapewnić bezpieczeństwo procesowe we wspomnianych niskich temperaturach, temperatury testowe uwzględniają pewien margines bezpieczeństwa. Przyrządy z ochroną przeciwwybuchową są testowane w temperaturze
-70 °C. Temperatury otoczenia, które nie są problematyczne dla stali nierdzewnej mogą jednak powodować problemy w przypadku zastosowania stopów aluminium. Dlatego podzespoły metalowe termometrów również są badane w zakresie odporności na uderzenia w temperaturze -70 °C.
Wnioski
Zarówno pojedyncze krytyczne podzespoły, jak i końcowe produkty przechodzą szeroki zakres różnorodnych badań przed zatwierdzeniem i przesłaniem do klienta.
Uwaga Więcej informacje na temat naszych przyrządów do pomiaru temperatury, takich jak np. termometry rezystancyjne i termopary, czy też termopary płaszczowe można znaleźć na stronie internetowej firmy WIKA.