خرابی ترموکوپل (بررسی علل و علائم خرابی ترموکوپل)

:تاریخ آخرین بروزرسانی مقاله مرداد ۲۳ام, ۱۴۰۱ در ۰۶:۳۷ ق٫ظ

عیب یابی و بررسی علائم خرابی ترموکوپل در مصارف دما بالا

خرابی ترموکوپل و بررسی کامل علائم خرابی این تجهیزات برقی، یکی از مواردی است که ممکن است با توجه به نوع مصرف و مکانی که به منظور اندازه گیری دما مورد استفاده قرار می گیرد، اتفاق بیفتد. زمانیکه یک سنسور ترموکوپل صنعتی در پروسه فرآیند سیستم شما دچار عیب و ایراد می گردد، مشکلات زیادی برای شما ایجاد خواهد کرد. تأثیر خرابی سنسور دما ممکن است حداقل باشد یا می تواند آن قدر گسترده باشد که به معنای از دست دادن صدها هزار تومان محصول از دست رفته یا تاخیر در فرآیند تولید شما عزیزان باشد. پس لازم است در این زمینه اقدامات لازم را انجام دهید تا دچار مشکلات متعدد نشویم.

در این مقاله قصد داریم در مورد عوامل و علائم خرابی سنسورهای Thermocouple صحبت کنیم. پس تا انتهای مقاله با ما همراه باشید.

این واقعیت بسیار حائز اهمیت است که شما وقتی ترموکوپل خراب خود را از مکان نصب بایستی برداشته و با یک محصول جدید جایگزین می کنید، این موارد به صورت زنجیروار به فرآیند تولید و درآمد شما آسیب و عامل تأخیر در فرآیند تولید شما خواهد شد.

بنابراین بررسی علل و علایم خرابی ترموکوپل و تحلیل عوامل موثر در خرابی این تجهیزات بسیار کاربردی، حائز اهمیت است. این مورد باعث می گردد که آن ها را به دقت بررسی کرده و در آینده از عواملی که در آینده ممکن است برای سنسور دما اتفاق بیفتد، جلوگیری کنیم.

پس اگر سنسور دما شما خراب شد، بایستی آن را در سریع ترین زمان ممکن و به منظور جلوگیری از زیان ها احتمالی تعویض کنید. بدین منظور حتماً با فروشنده یا سازنده ای که از آن دماسنج را خریداری کردید تماس گرفته و شرح کامل اتفاقات پیش آمده برای سنسور را برای شخص به طور کامل توضیح دهید. لازم به ذکر است اگر محصول شما دارای شرایط گارانتی باشد، خود شرکت سازنده و فروشنده سنسور دما به شما درباره تعویض سنسورتان و شرایط گارانتی، کلیه موارد را به شما خواهد گفت. همانطور که قبلاً اشاره شد، هر بار که شما وقفه ای بدون برنامه داشته باشید به معنای از دست دادن پول و هزینه و در نهایت از دست دادن زمان فرآیند تولید محصولاتتان است.

مطالعه بیشتر: ترموکوپل چیست؟

چرا و چگونه دماسنج ترموکوپل خراب می شود؟

چند دلیل مشخص و واضح وجود دارد که سنسور ترموکوپل خراب می شود. ممکن است غلاف ترموکوپل یا (Thermocouple Protection Tube) کوتاه باشد یا در حین نصب، دچار آسیب و شکستگی گردد. همچنین با توجه به نوع غلاف (فلزی، سرامیکی) ممکن در حین نصب یا از جا درآوردن از محل، دچار اشکال گردد و بسیاری عوامل دیگر که فکرش را بکنید در خرابی این تجهیزات اندازه گیری تأثیرگذارند.

بررسی لیست عوامل مختلف خرابی ترموکوپل

نوع طراحی غلاف The probe/sheath design که میتواند شامل مواردی از قبیل:

• نوع متریال عایق سنسور (Choice of insulation materials)
• نحوه و نوع ساخت ترموکوپل (grounded, ungrounded or exposed tip)
• نصب نادرست سنسور در مکان موردنظر (Improper installation)

باشد. همچنین عوامل دیگری نظیر:

• محل اتصال سیم یا ترموکوپل (The wire or thermocouple junction itself)
• سیم ها از پروب به بخش الکترونیک باز گردند (The wires from the probe back to the electronics)
• بخش The electronics

طراحی ترموکوپل Probe Design

پروب دما (کاوشگر دما) یک دستگاه بسیار قوی، کاربردی و حرفه ای است. پروب های دما از متریال خاصی ساخته می شوند که عبارتند از: فولاد ضد زنگ (stainless steel)، مولیبدن (molybdenum)، تانتالیم (tantalum)، زیرکونیا (zirconia) و سرامیک (ceramics). درست است که متریال آن ها بسیار مقاوم هستند، اما محدودیت های خاص خود را دارند و نیاز به استفاده در محیط های مناسب دارند.

متریال مولیبدن (Molybdenum)

به عنوان مثال، متریال مولیبدن دارای خواص مکانیکی عالی در دماهای بسیار بالاست. همچنین می‌توان از آن در محیط های neutral atmospheres یا خنثی استفاده کرد، محیط هایی که در محیط های دارای هیدروژن و بی اثر مناسب است اما در محیط های اکسیدی بسیار ضعیف عمل می کند. به علاوه این متریال، مقاومت شوک حرارتی فوق العاده ای داشته و می تواند در دماهای بالا و در محیط های خلاء بدون هیچ گونه مورد استفاده قرار بگیرد. متریال مولیبدن با عنصر اکسیژن می تواند در دمای بالاتر از 800 درجه فارنهایت (427 درجه سانتیگراد) واکنش دهد.

متریال تانتالیم (Tantalum)

یک نکته بسیار مهم این است که متریال تانتالیم بایستی در برابر گازهایی مانند اکسیژن و نیتروژن در دماهای بالاتر از 570 درجه فارنهایت یا 300 درجه سانتیگراد محافظت گردد. مانند متریال مولیبدن، بهتر است در اتمسفرهای احیا کننده و neutral atmospheres استفاده گردد. تانتالیوم کاربردهایی را که در آن چرخه های حرارتی مکرر وجود دارد، کنترل می کند. به طور کلی، همچنین این متریال در برابر خوردگی یا مواد خورنده بسیار مقاوم بوده و برای اسیدها (به جز اسید هیدروفلوئوریک) بسیار خوب است.

متریال تنگستن (Tungsten)

متریال تنگستن، مقاومت بسیار خوبی در دماهای بالا نسبت به تمام فلزات نسوز دیگر و هم رده خود دارد، به علاوه آنکه مقاومت سایشی آن فوق العاده است. می توان از آن در هیدروژن، آرگون خشک و هلیوم در تمامی دماها استفاده کرد، اما تنگستن برای استفاده در محیط های اکسیژن به هیچ عنوان توصیه نمی گردد، زیرا در عرض چند ساعت تجزیه می شود. در انتها به علت شکنندگی نیاز به جابجایی خاصی دارد.

فولاد Stainless steel 304

فولاد ضد زنگ 304 اقتصادی ترین و پرکابردترین متریال است و در برابر اکسیداسیون تا دمای 1652 درجه فارنهایت (900 درجه سانتیگراد) مقاومت بسیار خوبی دارد. Inconel 600 مقاومت بسیار خوبی در برابر ترک خوردگی دارد و تا دمای 2000 درجه فارنهایت (1150 درجه سانتیگراد) بسیار مقاوم است.

بررسی ساختار پروب، مستلزم ارزیابی، طراحی و نحوه استفاده از آن است. ممکن است که محدودیت‌های Prob را که در حال حاضر استفاده می‌کنیم، بالا می‌بریم یا باید تغییری ایجاد کنیم. با فروشنده صحبت کنید و مطمئن شوید که نحوه استفاده از محصول را به شما کامل توضیح داده است. وقت گذاشتن در مورد دیگر نوع های Prob ممکن است در نهایت در هزینه و زمان شما صرفه جویی کند.

عوامل دیگری که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از:

1. آیا طراحی OD یا termination به درستی برای حساسیت دما انتخاب شده است؟
2. آیا برای سنسورهای ترموکوپل بلندتر بایستی ساپورت (Support) اضافه کنید؟
3. آیا عایق insulators به درستی مشخص شده اند؟

مطالعه بیشتر: درباره ترموکوپل صنعتی بیشتر بدانیم

اتصال سیم/ترموکوپل (Wire/Thermocouple Junction)

مواردی که بایستی در هنگام بررسی جنس سیم و محل اتصال آن در نظر گرفته شود عبارتند از:

• آیا جنس و نوع سیم به درستی انتخاب شده است و مناسب محدوده دمایی موردنظرمان است؟
• آیا این امکان وجود دارد که سیم دچار خم شدگی و شکستگی شود و باعث باز شدن مدار آن گردد؟
• آیا این امکان وجود دارد یک اتصال کوتاه بین سیم‌های TC در مکانی غیر از محل اتصال TC رخ داده باشد؟ این ممکن است به دلیل پوشش مواد رسانا، آسیب های مکانیکی، رطوبت زیاد، خورندگی و بسیاری عوامل دیگر باشد.
• آیا نحوه نصب سیم به درستی انجام شده است؟ عدم ایجاد فضایی برای انبساط یا انقباض حرارتی سیم ها می تواند منجر به شرایط باز از طریق سیم شکسته گردد.
• آیا از نوع صحیح اتصال (exposed tip, grounded junction, ungrounded junction) استفاده می کنید؟
• آیا prob از نظر مکانیکی آسیب دیده است به گونه ای که از عملکرد صحیح آن جلوگیری کند؟
• تماس یک سیم TC با سیم دیگر در terminals، می تواند منجر به نمایش دمای اشتباه توسط TC در حال کار شود. اکثر terminal strips برای جلوگیری از این امر با قرار دادن موانع بین terminal های مثبت و منفی طراحی شده اند، اما در محیط های صنعتی، استفاده نادرست از آن terminal stripsها می تواند منجر به شکستن موانع و منجر اتصال کوتاه گردد.

نحوه سیم کشی سیستم (System Wiring)

بسیاری از افراد اغلب موارد ساده ای نظیر سیم جبران ساز (extension wire) و نحوه بازگرداندن سیگنال از Prob به سیستم کنترل (control system) را نادیده می گیرند. این فقط سیمی است که به دستگاه خوانش دما متصل است، آیا صحیح است؟ این مطمئناً درست است، اما چیزی به سادگی یک سوراخ در عایق در طول زمان می تواند منجر به کوتاهی سیم گردد. با استفاده از روش هایی نظیر چرخه های انبساط و انقباض حرارتی، ما همه شرایط مناسب را برای کوتاهی آن ها داریم.

احتمال اینکه مشکلی در سیم کشی اتفاق بیفتد بسیار اندک است، اما اگر تمامی وضعیت های احتمالی خرابی دیگر را آزمایش و هنوز علت اصلی را پیدا نکرده اید، بایستی این موارد را در نظر بگیرید.

اتصالات یا terminationsها، بخش کلیدی سیم کشی سیستم ها هستند. بعضی وقت ها، نیمه های جفت کننده اتصال دهنده ها بدون توجه به خوردگی آنها دوباره استفاده می گردند. به طور کلی، بهتر است در هنگام تعویض ترموکوپل از مجموعه ای از کانکتورهای جدید (نر و ماده) استفاده کنید.

کانکتورها کم هزینه هستند اما می توانند بخش مهمی از عملکرد کلی سیستم باشند. کانکتورهای خراب و مشکل دار می توانند منجر مشکلاتی از قبیل نمایش نادرست میزان دما در نمایشگر شوند. در صورتی که یک اتصال دهنده یا بخش دیگری خارج از خود سنسور باشد، به نظر می رسد که سنسور خراب است.

تجهیزات الکترونیکی (Electronics)

وسایل یا تجهیزات الکترونیکی اغلب به شکل بسیار بدی از کار می‌افتند و اغلب دچار خرابی و سوختگی می شوند. آنها یا روشن نمی‌شوند یا شروع به کار نمی‌کنند. یافتن این خرابی ها آسان است، اما ارزیابی سایر مسائل عملیاتی قبل از خرابی تجهیزات بسیار دشوار است.

لوازم الکترونیکی باید از نظر عملکرد بررسی گردند. یک آزمایش ساده این است که TC را در یک حمام یخ قرار دهید و ببینید که آیا سیستم دمای 0 درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت) را نشان می دهد یا خیر یا سیم ها را به یک دستگاه دستی متصل و ببینید دستگاه، دماهای یکسان یا متفاوت گزارش می دهد.

ما مواردی را دیده‌ایم که در آن تجهیرات الکترونیکی به اشتباه با نوع ترموکوپل تطبیق داده شده‌اند. ممکن است بدیهی به نظر برسد، اما بیشتر از آن چیزی که فکر می کنید، اتفاق می افتد. در محیط های پر سر و صدا، ممکن است نویز بر سیگنال سنسور غلبه و خوانش دما نادرست باشد. برخی از کانکتورها دارای فیلترهای فریت داخلی برای این منظور هستند، اما به طور کلی این یک راه حل بسیار گران است، زمانی که نصب می تواند از این اتفاق جلوگیری کند.

انتخاب و برنامه‌ریزی صحیح فرستنده «hockey-puck» می‌تواند نیاز شما به سیم های گران‌ قیمت ترموکوپل را از بین برده یا کاهش دهد، اما هزینه ترانسمیتر و ترموول را افزایش می‌دهد، یک مبادله ای که توسط برنامه و سیستم انجام می گردد.

بازرسی و تعویض ترموکوپل خراب

با پیشرفت در پردازش متریال ها، تقاضا برای تولید مواد جدید و کوره‌های با میزان دمای بالا، شرایطی وجود دارد که فناوری فعلی برای غلاف‌ها و پوشش‌های ترموکوپل به حد خود رسیده است.

در این نوع شرایط، بایستی در نظر بگیرید که آیا تعویض منظم ترموکوپل ها ارزان تر است یا صبر کنید تا خرابی اتفاق بیفتد و سپس سنسورها را عوض کنید. آیا می خواهید به دلیل از کار افتادن یک ترموکوپل گران قیمت، تمام یا بخشی از یک دسته از مواد را از دست بدهید؟ پاسخ شما به احتمال زیاد منفی است.

در این مقاله به طور کامل در مورد علائم خرابی ترموکوپل و بررسی علل و عوامل آن صحبت کردیم. یافتن علل و علایم اصلی خرابی ترموکوپل و از برطرف کردن مشکلات مرتبط با این تجهیزات حرفه ای بسیار بسیار مهم است و می تواند منجر به صرفه جویی در هزینه و زمان شود. امیدوارم این مقاله توانسته باشد اطلاعات خوب و کاملی به شما در زمینه خرابی، تعمیر و جایگزینی این تجهیزات برقی بدهد. در بخش نظرات همین پست، منتظر نظرات، پیشنهادات، انتقادات و سوالات شما عزیزان هستیم.