Een thermokoppel meet temperatuur aan de hand van een kleine spanning. De kabel tussen sonde en meetinstrument maakt deel uit van de meetkring. Ongeschikte legeringen, omgekeerde polariteit of een te hete overgang kunnen de meetwaarde verschuiven, zelfs als alle aders de continuïteitstest doorstaan. Een bruikbare inkoopspecificatie beschrijft de meetnauwkeurigheid en de omstandigheden langs het kabeltracé.
Een geanonimiseerde voorbeeldaanvraag voor type K vermeldt twee paren met vier geïsoleerde aders, soepele geleiders van 20 AWG, PFA-aderisolatie, RVS-omvlechting en een gewenst kabelbereik van 0 tot 200 °C. Voor een uitvoerbare offerte heeft de fabriek ook de verlengklasse, tolerantieklasse, identificatiemethode en locaties van aansluitingen en hete zones nodig.
Wat is een thermokoppel-verlengkabel type K?
Aan het meetpunt van een thermokoppel type K komen twee verschillende nikkellegeringen samen. De plusgeleider is van nikkel-chroom (Chromel), de mingeleider van nikkel-aluminium (Alumel). De thermospanning hangt af van de temperatuur van de meetlas en de referentielas. Een geschikte thermokoppelingang bepaalt de temperatuur bij de meetlas met koude-lascompensatie aan de ingangsklemmen. NIST-referentietabellen voor thermokoppels
Thermokoppeldraad voor de meetlas wordt gekozen op basis van de meettaak van de sonde. KX-verlengdraad gebruikt dezelfde nominale legeringen als type K en voert het meetsignaal verder binnen een bepaald temperatuurbereik. KC-compensatiedraad gebruikt andere legeringen om de spanning-temperatuurkarakteristiek van type K binnen een bepaald bereik te benaderen. IEC 60584-3:2021 maakt onderscheid tussen KCA en KCB. Staat er alleen ‘KC’ in de aanvraag, laat dan de uitvoering verduidelijken. IEC 60584-3:2021
Een gewone koperen instrumentatiekabel kan het verlengpaar naar een thermokoppelingang niet vervangen. Bij de overgang naar koper verschuift de referentielas naar die verbinding. Als de temperatuur daar afwijkt van die bij de koude-lassensor in het meetinstrument, kan een meetfout ontstaan. Koper kan wel geschikt zijn na een veldtransmitter die het thermokoppelsignaal al meet en compenseert. Bevestig vóór goedkeuring van KX de legeringssamenstelling van beide geleiders, de polariteit aan beide uiteinden en de thermo-elektrische tolerantie.
Thermokoppelkabel met twee paren van 20 AWG
Twee paren betekenen vier geïsoleerde signaaladers. Ieder paar heeft een plus- en een mingeleider voor één meetkanaal van type K. Zorg voor een duurzame paar- en polariteitsmarkering die aan beide uiteinden ook na het verwijderen van de mantel herkenbaar is. Geef de kleurcode en normeditie aan. IEC en ANSI gebruiken verschillende kleuren. Het aantal aders alleen legt de parenindeling niet vast. Een drainader hoort niet bij de signaaladers.
Specificeer 20 AWG per geleider en controleer of het aantal draadjes, de draaddiameter en de uiteindelijke geleidermaat bij de klemmen passen. Een soepele, meerdradige geleider is doorgaans gemakkelijker te verwerken bij bochten of trillingen. Een massieve geleider kan geschikt zijn voor vaste aanleg met passende klemmen. Controleer bij lange tracés of de lusweerstand bij de meetinstrumentingang past. Alleen de AWG-maat geeft geen uitsluitsel over de weerstand van een paar nikkellegeringsgeleiders.
De tabel geeft een voorbeeldaanvraag. De precieze combinatie vereist technische bevestiging voordat een offerte mogelijk is.
| Kenmerk | Voorbeeldvereiste |
|---|---|
| Type thermokoppel | Type K |
| Verlengklasse | KX, te bevestigen |
| Aantal paren | 2 |
| Aantal aders | 4 geïsoleerde signaaladers |
| Geleiderlegeringen | Nikkel-chroom (+) en nikkel-aluminium (−), exacte samenstelling te bevestigen |
| Geleideropbouw | Soepel, meerdradig |
| Geleidermaat | 20 AWG per geleider |
| Aderisolatie | PFA |
| Mechanische buitenbescherming | RVS-omvlechting |
| Gevraagd temperatuurbereik van de kabel | 0 tot 200 °C, continu bedrijf te bevestigen |
De afbeelding bovenaan toont de opbouw schematisch. De goedgekeurde constructie bepaalt of er een binnenmantel nodig is en welk materiaal daarvoor wordt gebruikt.
Wanneer is een PFA-geïsoleerde thermokoppelkabel geschikt?
PFA is een fluorpolymeer dat vanuit de smelt rond afzonderlijke geleiders kan worden geëxtrudeerd. Dankzij zijn hittebestendigheid, diëlektrische eigenschappen, lage vochtopname en chemische bestendigheid komt het in aanmerking voor warme, vochtige of chemisch belaste installaties. Geef de stoffen, concentraties, blootstellingsduur en reinigingsomstandigheden op. Water kan nog altijd via een niet-afgedichte connector of kabeluiteinde binnendringen. Controleer zo nodig ook de chemische bestendigheid van de mantel en omvlechting. PFA-materiaalgegevens van Chemours
Ook FEP is vanuit de smelt verwerkbaar en kan volstaan bij een lagere thermische belasting. PTFE is een hittebestendig alternatief dat anders wordt verwerkt dan via conventionele smeltextrusie. PFA kan nuttig zijn als een geëxtrudeerde isolatie nodig is met meer thermische marge dan de voorgestelde FEP-constructie biedt. De keuze hangt af van de materiaalkwaliteit, isolatiewanddikte, kabelopbouw, omstandigheden bij continu bedrijf en de grenzen van de afgewerkte kabel. Gids voor kabelisolatie met FEP en PFA
RVS-omvlechting en elektrische afscherming
In dit voorbeeld vormt de RVS-omvlechting de mechanische buitenlaag. Ze kan de kabel beschermen tegen schuren, contact met ruwe oppervlakken en beschadiging van buitenaf. Ook kan ze de bundel versterken. Leg de mechanische belasting vast en bepaal hoe de omvlechting wordt vastgezet en waar de kabel steun krijgt. Aan het metalen uiterlijk is de elektrische afschermwerking niet af te lezen. Technische catalogus van OMERIN voor thermokoppels en weerstandssensoren
| Constructie | Hoofdfunctie | Te specificeren |
|---|---|---|
| RVS-omvlechting | Slijtagebescherming en mechanische versterking | Mechanische belasting, vlechtopbouw en bevestiging aan de uiteinden |
| Vlechtwerk van vertind koper | Geleidend scherm tegen elektromagnetische storing met een robuuste aansluiting | Dekkingsgraad, paar- of totaalscherm en aansluitwijze per uiteinde |
| Aluminiumfolie met drainader | Scherm met hoge dekking rond een paar of de gehele bundel | Overlap, contact met de drainader en aansluiting of isolatie van elk scherm |
Een scherm van vertind koper kan worden geklemd met passende geleidende aansluitdelen. De dekkingsgraad volgt uit de vlechtopbouw. Aluminiumfolie kan bij weinig extra ruimtebeslag een groter deel van de omtrek afdekken. De drainader maakt een elektrische aansluiting van de folie mogelijk en blijft gescheiden van de thermokoppelmeetkring. Overlap, buigbelasting en aansluitwijze beïnvloeden de afscherming.
Loopt het tracé langs frequentieregelaars, schakelapparatuur of motorvoedingskabels, specificeer dan zo nodig een apart elektrisch scherm binnen de mechanische omvlechting. Paarschermen kunnen koppeling tussen meetkanalen beperken. Een totaalscherm helpt tegen storing van buiten de bundel. Leg vast waar elk scherm en de RVS-omvlechting worden aangesloten of geïsoleerd volgens de aardingsvoorschriften van het meetinstrument en het EMC-ontwerp van de installatie. Neem deze details op in de aansluittekening.
Wat houdt de kabelvereiste van 200 °C in?
Beoordeel drie temperatuurgrenzen afzonderlijk.
- Meetlas. De sondepunt moet geschikt zijn voor de procestemperatuur, rekening houdend met de beschermmantel en de montage.
- Tolerantie van de verlenggeleiders. De kabelkwaliteit en tolerantieklasse bepalen de toegestane afwijking van de thermo-elektrische referentiekarakteristiek. IEC 60584-3:2021 geeft voor KX een geldigheidsbereik van −25 °C tot +200 °C. Geef de klasse en normeditie op. Dit bereik geldt voor de thermo-elektrische tolerantie.
- Bedrijfstemperatuur van de kabel. De isolatie, binnen- en buitenmantel en overige onderdelen moeten in de afgewerkte constructie tegen de gevraagde blootstelling bestand zijn. Laat de grenzen voor continu bedrijf bevestigen. Specificeer korte temperatuurpieken en de aanlegtemperatuur afzonderlijk.
Een sonde kan bijvoorbeeld 0 tot 600 °C meten, terwijl de verlengkabel voor 0 tot 200 °C en de connector voor 0 tot 100 °C wordt aangevraagd. De punt kan in het proces steken terwijl de sondekop en connector buiten de hete zone blijven. Controleer de verwachte temperatuur bij de kop, bij de connector en over het hele kabeltracé, ook waar stralingswarmte lokale pieken kan veroorzaken. Als de connector 120 °C kan bereiken, kies dan een koelere plek of een connector met een passende temperatuurgrens. Uit PFA-isolatie alleen volgt geen geschiktheid voor continu bedrijf bij 200 °C.
Specificatie voor een thermokoppel-verlengkabel type K op maat
Gebruik deze checklist om offertes te vergelijken. Als de leverancier een constructie mag voorstellen, beschrijf dan de bedrijfsomstandigheden en geef aan welke onderdelen op de tekening moeten worden goedgekeurd.
| Onderdeel van de aanvraag | Op te geven of te bevestigen |
|---|---|
| 1. Type thermokoppel | K, J, T, E of het type dat de sonde en het meetinstrument vereisen. |
| 2. Kabelklasse | Verlengklasse of de exacte compensatieklasse. |
| 3. Geleiderlegeringen | Nominale samenstelling en polariteit per geleider. |
| 4. Tolerantieklasse | Norm met editie, klasse en vereist geldigheidsbereik. |
| 5. Paren en aders | Aantal meetkringen en totaal aantal geïsoleerde signaaladers. |
| 6. Geleidermaat | AWG of doorsnede per geleider. |
| 7. Geleideropbouw | Massief of meerdradig, met eisen aan draadjes of klemmen. |
| 8. Aderisolatie | PFA, FEP of PTFE, plus eisen aan isolatiewand of diëlektrische eigenschappen. |
| 9. Identificatie | Kleurcode, paarnummering, polariteit en kabelmarkering. |
| 10. Elektrisch scherm | Paar- of totaalscherm, materiaal, drainader en aansluiting. |
| 11. Mechanische bescherming | RVS-omvlechting of andere bescherming en verwachte belasting. |
| 12. Binnen- en buitenmantel | Materialen, grenzen aan buitendiameter en blootstelling aan vocht of chemicaliën. |
| 13. Bedrijfstemperatuur | Continu bereik, hete plekken, kortstondige pieken en aanlegomstandigheden. |
| 14. Lengte en verpakking | Totale lengte, deellengtes of lengte per haspel en haspelmarkering. |
| 15. Testen en documenten | Goedkeuring van tekeningen, testmethoden, acceptatiecriteria en vereiste rapporten. |
Als ook sondes of connectoren worden aangevraagd
Bevestig per sonde de insteeklengte, afmetingen van de beschermmantel, procesaansluiting en het meetbereik. Geef per connector de bouwmaat, uitvoering als stekker of contrastekker, het bijpassende deel, contactmateriaal voor het thermokoppeltype, polariteit, kabelinvoer en temperatuurgrens op de montageplek aan. Bepaal waar de sonde, kabel en connectoren tussen temperatuurzones overgaan. In een aansluittekening kunt u de aansluitdelen en kanaaltoewijzing vastleggen.
Industriële toepassingen
- Petrochemie en raffinaderijen verbinden sensorkoppen in het veld met bewakingsapparatuur. Controleer blootstelling aan stralingswarmte, olie en reinigingsmiddelen langs het tracé.
- Energieopwekking gebruikt thermokoppelingangen voor temperatuurbewaking bij ketels en hulpinstallaties. Houd meetkabels waar mogelijk weg van storende voedingstracés.
- Staalproductie, metallurgie en warmtebehandeling vragen vaak om een koelere overgang buiten de oven en bescherming waar de kabel langs apparatuur of steunen loopt.
- Chemische processen vragen om controle van alle blootgestelde lagen, inclusief de connector en afdichting, op bestendigheid tegen spatten of afspuiten.
- Procesautomatisering en temperatuurregeling kunnen meerdere kanalen via één meerpaarskabel naar een transmitterpaneel of PLC-ingang voeren. Markeer de paren per meetkring of kanaal voor de inbedrijfstelling.
Thermokoppel-verlengkabels op maat van DEV CABLE
DEV CABLE is een Chinese fabrikant van industriële kabels op maat. Het assortiment afgeschermde thermokoppel-verlengkabels omvat fabrieksmodellen voor K, T, J en E met verschillende isolatiematerialen. Bij de technische beoordeling kunt u een of meer paren, massieve of soepele geleiders, de adermaat, buitenafmetingen, afscherming en mechanische bescherming laten beoordelen. Vraag naar de minimale bestelhoeveelheid voor de beoogde opbouw en mogelijkheden voor kleine series. Voeg tekeningen en technische eisen toe.
Aanvragen voor PFA, FEP of PTFE worden per project beoordeeld, ook als PFA-aderisolatie wordt gecombineerd met RVS-omvlechting. Daarbij worden legeringskwaliteit, materiaalcompatibiliteit, afmetingen en bedrijfsgrenzen bevestigd. DEV CABLE test vóór verzending 100% van de kabels op continuïteit. Spreek afzonderlijk af welke controles van de thermo-elektrische tolerantie, isolatietesten of documenten voor acceptatie nodig zijn.
