Как работает термометр с термобаллоном и капилляром и какой тип выбрать

Манометрический термометр измеряет температуру через давление. Термобаллон стоит в контролируемой среде, нагревается или остывает, и давление рабочего вещества внутри замкнутой системы меняется. По капилляру это давление передаётся на манометрическую пружину (трубку Бурдона), а она поворачивает стрелку на шкале, градуированной в градусах Цельсия. Тип прибора выбирают по трём параметрам: диапазон измерений, расстояние от точки замера до щита и требования к линейности шкалы.

Из чего состоит прибор и чем отличаются газовые, жидкостные и конденсационные модели

Термосистема у всех исполнений одинаковая: термобаллон, соединительный капилляр и манометрическая пружина. Она герметична и заполняется на заводе. При повреждении капилляра или потере заполнения прибор, как правило, не ремонтируется на месте.

• Газовые (ТГП). Система заполнена азотом или другим инертным газом. Шкала равномерная, диапазон широкий, вплоть до высоких температур. Термобаллон получается крупным, а показания зависят от температуры капилляра и корпуса.
• Жидкостные (ТЖП). Внутри жидкость с заметным коэффициентом объёмного расширения, например ртуть или полиметилсилоксановая жидкость. Шкала тоже линейная, инерционность ниже, чем у газовых. Есть ограничение по монтажу: если баллон и показывающая часть стоят на разной высоте, гидростатический столб даёт погрешность.
• Конденсационные, или парожидкостные (ТКП). Термобаллон частично заполнен легкокипящей жидкостью (фреон, ацетон, хлористый метил), остальной объём занимает её насыщенный пар. Давление определяется только температурой поверхности жидкости в баллоне, поэтому длина капилляра и температура вокруг него почти не влияют на результат. Минус в том, что шкала неравномерная: в начале деления сжаты, к верхнему пределу растягиваются.

Отдельно выделяют показывающие, сигнализирующие (с электроконтактной приставкой, обозначение «Эк») и самопишущие модели. Электроконтактный прибор замыкает или размыкает цепь при достижении заданной уставки. Через него можно включить насос, вентилятор или аварийную сигнализацию. Перечень исполнений по диапазонам, длине капилляра и диаметру корпуса удобно сравнивать в каталогах: например, подобранный под задачу манометрический термометр можно сопоставить с аналогами по паспортным характеристикам.

Заметка: главное преимущество капиллярных приборов в автономности. Электропитание нужно только контактной группе, а сама индикация работает без него. Поэтому их ставят во взрывоопасных зонах, на котельных и на холодильных установках.

Ориентировочные характеристики разных типов

Значения ниже типичны для серийных отечественных приборов. Это ориентир, а не норма: конкретные цифры зависят от производителя и модификации и указываются в паспорте.

Длину капилляра выбирают с запасом в 0,5–1 м на изгибы. Укорачивать его нельзя, это нарушит герметичность системы. Лишнюю длину сворачивают в бухту диаметром не меньше указанного в паспорте, обычно не менее 50 мм. Без этого капилляр может перегнуться.

При выборе также учитывают:

1. Рабочий участок шкалы. Номинальная температура должна попадать примерно в последние две трети диапазона. У конденсационных моделей там же находится зона наибольшей точности.
2. Длину погружной части и защитную гильзу. Гильза защищает баллон от давления и агрессивной среды, но увеличивает инерционность. Зазор между ними часто заполняют маслом или теплопроводной пастой.
3. Материал баллона. Латунь подходит для воды и масла. Для агрессивных сред выбирают нержавеющую сталь.
4. Степень защиты корпуса (IP) и виброустойчивость, если прибор стоит на компрессоре или дизеле.

Что делать, если термометр показывает неверно или стрелка не двигается

• Проверьте погружение. Баллон должен целиком находиться в измеряемой среде. Если он стоит в застойной зоне трубопровода или погружён наполовину, показания обычно занижены на нагреве и запаздывают.
• Осмотрите капилляр по всей длине. Ищите заломы, вмятины и следы трения о металлоконструкции. Переломленный капилляр восстановлению, как правило, не подлежит, термосистему меняют целиком.
• Сравните с эталоном. Опустите баллон и контрольный термометр в одну ванну, например с тающим льдом при 0 °C или кипящей водой с поправкой на давление. Стабильное смещение на всём диапазоне чаще связано с положением стрелки и устраняется корректором. Смещение, которое растёт к верхнему пределу, указывает на потерю заполнения.
• Учтите разницу высот у жидкостных и конденсационных моделей. Если щит переставили выше или ниже точки замера, погрешность может появиться без какой-либо поломки.
• Для электроконтактных версий отдельно проверьте срабатывание уставки мультиметром. Контакты подгорают, и сигнал может пропасть, хотя стрелка показывает верно.
• Сверьте дату поверки. Если прибор используется в сфере государственного метрологического контроля, после ремонта или по истечении межповерочного интервала (указан в описании типа) его поверяют в аккредитованной лаборатории.

Если стрелка упирается в ограничитель и не возвращается, а термосистема при этом цела, проблема обычно в механизме: износ трибки или деформация пружины от перегрева выше верхнего предела. Такой прибор чаще выгоднее заменить, чем отдавать в ремонт.