Đầu dò nhiệt độ là gì? Cấu tạo, Phân loại và Hướng dẫn lựa chọn

Trong các hệ thống giám sát công nghiệp, đầu dò nhiệt độ là thiết bị ngoại vi quan trọng nhất quyết định độ chính xác của phép đo. Khác với các bài viết tổng quan về cảm biến, bài viết này Ecozen sẽ đi sâu vào khía cạnh kỹ thuật, cấu tạo cơ khí và cách lựa chọn đầu dò (probe) phù hợp cho các môi trường đặc thù như lò hơi, bồn bể hóa chất hay đường ống áp lực cao.

Đầu dò nhiệt độ là gì?

Đầu dò nhiệt độ (Temperature Probe) là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với môi chất cần đo (chất lỏng, khí, hơi, chất rắn) để cảm nhận sự thay đổi nhiệt độ và chuyển đổi thành tín hiệu điện (điện trở hoặc điện áp).

Trong cấu tạo của một hệ thống đo nhiệt, “đầu dò” thường được hiểu là phần que đo vật lý (bao gồm vỏ bảo vệ và cảm biến bên trong), phân biệt với bộ hiển thị hoặc bộ chuyển đổi tín hiệu (transmitter). Đây là thiết bị không thể thiếu trong các ngành công nghiệp năng lượng, thực phẩm, xử lý nước thải và hóa dầu.

Lưu ý: Để hiểu rõ hơn về nguyên lý vật lý chung, bạn có thể tham khảo bài viết tổng quan: Cảm biến nhiệt độ là gì?

Cấu tạo chi tiết của đầu dò nhiệt độ công nghiệp

Một đầu dò nhiệt độ công nghiệp tiêu chuẩn (ví dụ dòng Finetek GP/GK) được cấu thành từ 5 bộ phận chính:

1. Phần tử cảm biến (Sensor Element): Đây là phần chính của đầu dò, nằm ở đầu mút của que đo. Tùy vào nguyên lý, phần tử này có thể là dây kim loại (RTD/PT100) hoặc cặp kim loại khác chất (Thermocouple/Can nhiệt).

2. Vỏ bảo vệ (Sheath/Thermowell): Ống kim loại bọc bên ngoài để bảo vệ phần tử cảm biến khỏi va đập, ăn mòn và áp suất. Vật liệu phổ biến là Inox 304, Inox 316 hoặc Titanium.

3. Chất cách điện (Insulation): Thường là bột Magie Oxit (MgO) được nén chặt bên trong vỏ bảo vệ, giúp cách điện và dẫn nhiệt tốt, đồng thời cố định lõi cảm biến chống rung động.

4. Kết nối cơ khí (Process Connection): Phần ren hoặc mặt bích để lắp đặt đầu dò vào đường ống hoặc thành bồn.

5. Đầu củ hành (Terminal Head): Hộp bảo vệ các mối nối điện ở phần đuôi, thường làm bằng nhôm đúc hoặc nhựa chịu nhiệt, đạt chuẩn chống nước IP65/IP67.

Phân loại đầu dò nhiệt độ phổ biến

Dựa trên cấu tạo lõi cảm biến, đầu dò nhiệt độ chia làm 2 nhóm chính:

Đầu dò nhiệt điện trở (RTD – PT100)

Đây là loại đầu dò hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi điện trở theo nhiệt độ.

• Ký hiệu: PT100, PT1000.

• Dải đo: Thường từ -200°C đến +850°C.

• Độ chính xác: Rất cao (Class A, Class B).

• Ứng dụng: Dùng trong các môi trường cần độ chính xác cao như thực phẩm, dược phẩm, nhiệt độ nước lạnh (Chiller).

Đầu dò cặp nhiệt điện (Thermocouple – Can nhiệt)

Sử dụng hiệu ứng nhiệt điện (Seebeck) giữa hai kim loại khác nhau.

• Các loại phổ biến:

  • Can K (Type K): Phổ biến nhất, dải đo rộng (-200°C ~ 1200°C), giá thành hợp lý.

  • Can J (Type J): Độ nhạy cao hơn K nhưng dải đo hẹp hơn.

  • Can S, R, B: Dùng cho nhiệt độ siêu cao (lên tới 1600°C – 1800°C) trong lò nung, lò luyện kim.

• Ưu điểm: Bền bỉ, chịu rung động tốt, phản ứng nhanh.

Xem chi tiết: So sánh các loại Cặp nhiệt điện tại đây.

Phân loại theo hình dáng lắp đặt

• Đầu dò dạng dây (Cable Probe): Nhỏ gọn, linh hoạt, dùng cho không gian hẹp.

• Đầu dò dạng củ hành (Head Probe): Loại công nghiệp tiêu chuẩn (như Finetek GP/GK), có hộp đấu nối bảo vệ, dễ dàng thay thế bộ chuyển đổi tín hiệu (transmitter) bên trong.

Dòng đầu dò nhiệt độ Finetek Model GP/GK tại Ecozen

Tại Ecozen, chúng tôi phân phối dòng sản phẩm Finetek Series GP/GK. Đây là dòng đầu dò công nghiệp hạng nặng (Heavy-duty), được thiết kế chuyên biệt để chịu đựng các điều kiện khắc nghiệt.

Thông số kỹ thuật nổi bật

Các biến thể đặc biệt

• Model chống cháy nổ (Explosion-proof): Dùng cho môi trường xăng dầu, khí gas.

• Model phủ PTFE: Dùng đo trực tiếp trong bồn axit, hóa chất ăn mòn mạnh.

Hướng dẫn chọn mua đầu dò nhiệt độ phù hợp

Để chọn đúng mã sản phẩm và đảm bảo tuổi thọ thiết bị, kỹ sư cần xác định rõ 4 yếu tố sau:

Xác định dải nhiệt độ và độ chính xác

• Nếu nhiệt độ < 600°C và cần độ chính xác cao (sai số < 0.5°C): Chọn Đầu dò PT100.

• Nếu nhiệt độ > 600°C hoặc cần đo nhiệt độ lò hơi, khí xả: Chọn Can nhiệt loại K.

• Nếu nhiệt độ > 1200°C: Bắt buộc dùng Can nhiệt loại S hoặc B (vỏ sứ).

Chọn vật liệu vỏ (Sheath Material)

• Inox 304: Nước sạch, khí thông thường.

• Inox 316/316L: Thực phẩm, nước thải, môi trường biển (chống rỉ sét tốt hơn 304).

• Titanium / Phủ PTFE: Axit đậm đặc, hóa chất ăn mòn cao.

Kích thước cơ khí (Quan trọng)

• Chiều dài que đo (L): Phải đủ dài để tiếp xúc tốt với môi chất (thường ngập sâu ít nhất 1/3 đường kính ống).

• Đường kính que (Ø): Que càng nhỏ (Ø3-4mm) đo càng nhanh nhưng yếu. Que càng to (Ø10-12mm) càng bền nhưng đo chậm.

• Kết nối: Cần kiểm tra kỹ chuẩn ren (ví dụ 1/2″ NPT hay 1/2″ BSP) hoặc chuẩn mặt bích để lắp vừa hệ thống hiện hữu.

Kiểu đấu nối điện

• 2 dây, 3 dây hay 4 dây? Với PT100, loại 3 dây là phổ biến nhất trong công nghiệp vì khả năng bù điện trở dây dẫn.

Việc lựa chọn đầu dò nhiệt độ không chỉ dừng lại ở việc chọn PT100 hay Can K, mà còn nằm ở chất lượng gia công cơ khí, vật liệu vỏ và khả năng chịu đựng môi trường của thiết bị. Dòng sản phẩm Finetek do Ecozen phân phối được sản xuất theo tiêu chuẩn quốc tế, đảm bảo hoạt động ổn định trong những điều kiện khắc nghiệt nhất.

Để được tư vấn kỹ thuật chuyên sâu và báo giá chính xác cho dự án, vui lòng liên hệ đội ngũ kỹ sư của Ecozen.

Thông tin liên hệ tư vấn và báo giá:

• Ecozen – Đối tác chiến lược của Finetek tại Việt Nam

• Cung cấp giải pháp đo lường toàn diện: Nhiệt độ, Áp suất, Lưu lượng và Báo mức.

Dịch vụ