انتخاب سنسور دمای متناسب با شرایط فرآیندی، دغدغه همیشگی مهندسان و کارشناسان ابزار دقیق است. شناخت دقیق انواع ترموکوپل به شما کمک میکند تا ضمن افزایش دقت قرائت، از خرابی زود هنگام سنسور در محیط های خورنده یا دما های بالا جلوگیری کنید.
در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، کوره ها و خطوط تولید، سنسور های جفت حرارتی (Thermocouple) به عنوان خط مقدم پایش حرارت به کار میروند.
جدول مقایسه فنی انواع تیپ های ترموکوپل
برای یک نگاه اجمالی و انتخاب سریع، مشخصات عملکردی پر کاربرد ترین تیپ های ترموکوپل در جدول زیر مقایسه شده است:
- جدول
جهت مشاهده استاندارد کد های رنگی هر کشور، به مقاله استاندارد رنگ کابل ترموکوپل مراجعه کنید.
دستهبندی متالورژیکی انواع ترموکوپل
سنسور های ترموکوپل بر اساس جنس هادی های به کار رفته در آن ها، به دو دسته کلیدی فلزات پایه (Base Metals) و فلزات نجیب و نسوز (Noble & Refractory Metals) تقسیم می شوند:
ترموکوپل های فلزات پایه (Base Metal Thermocouples)
این تیپ ها به دلیل قیمت اقتصادی و دامنه پاسخ دهی مناسب، بخش عمده مصرف کارخانجات و خطوط تولید را پوشش میدهند:
ترموکوپل تیپ K (پرمصرف ترین مدل صنعتی)
ترکیب شیمیایی: پایه مثبت کرومل (۹۰٪ نیکل، ۱۰٪ کروم) و پایه منفی آلومل (۹۵٪ نیکل، ۲٪ منگنز، ۲٪ آلومینیوم).
دامنه دما: ۲۰۰- الی ۱۲۶۰+ درجه سانتی گراد.
مزیت اصلی: مقاومت بالا در برابر اتمسفر های اکسید کننده و رفتار خطی مناسب نسبت به سایر فلزات پایه.
نکته مهندسی: استفاده از تیپ K در محیط های کاهنده یا اتمسفر های دارای گاز گوگرد بدون غلاف محافظ (Thermowell) باعث پدیده «Green Rot» و خطای شدید سنسور میشود.
🛒 جهت مشاهده و سفارش مستقیم کد های صنعتی این سنسور: انواع ترموکوپل تیپ K
ترموکوپل تیپ J
ترکیب شیمیایی: پایه مثبت آهن خالص و پایه منفی کنستانتان.
دامنه دما: ۴۰- الی ۷۵۰+ درجه سانتیگراد.
مزیت اصلی: عملکرد مناسب در اتمسفر های احیا کننده.
نکته مهندسی: به علت وجود مغزی آهن خالص، قرار گیری در معرض رطوبت سبب زنگ زدگی و قطع سیگنال میشود؛ در نتیجه استفاده از آن در محیط های مرطوب بدون محافظت مناسب توصیه نمیشود.
ترموکوپل تیپ E
ترکیب شیمیایی: کرومل (+) و کنستانتان (-).
دامنه دما: ۲۰۰- الی ۹۰۰+ درجه سانتی گراد.
مزیت اصلی: تولید بیشترین میزان میلی ولت بر درجه سانتیگراد. این ویژگی، تیپ E را به گزینه ای عالی برای تجهیزات تست برودتی (Cryogenic) و کاربرد های آزمایشگاهی دقیق تبدیل کرده است.
ترموکوپل تیپ N
ترکیب شیمیایی: نیکروسیل (+) و نیسیل (-).
دامنه دما:۲۷۰- الی ۱۳۰۰+ درجه سانتی گراد.
مزیت اصلی: جایگزینی مدرن و مقاوم تر برای تیپ K در دما های فراتر از ۱۰۰۰ درجه. آلیاژ نیکروسیل-نیسیل پایداری ترمو الکتریک بالاتری داشته و در برابر پدیده خستگی حرارتی مقاومت بهتری نشان میدهد.
ترموکوپل تیپ T
ترکیب شیمیایی: مس (+) و کنستانتان (-).
دامنه دما: ۲۰۰- الی ۳۵۰+ درجه سانتیگراد.
مزیت اصلی: مقاومت بالا در برابر رطوبت و یخ زدگی. گزینه ای متداول برای پایش دمای سردخانه ها، کارخانجات فرآوری مواد غذایی و خطوط داروسازی.
ترموکوپل های فلزات گرانبها و نسوز (Noble & Refractory Metals)
در کوره های با دمای بالای ۱۲۰۰ درجه، فرآیند های ذوب فلزات و راکتورها، هادی های پایه، توان حرارتی لازم را ندارند و باید از پلاتین و تنگستن استفاده کرد:
تیپ های پلاتینی (S و R): تا دمای ۱۶۰۰°C پایدار هستند. تیپ R به دلیل درصد رودیوم بالاتر (۱۳٪)، خروجی کمی پایدارتر و استحکام مکانیکی بیشتری نسبت به تیپ S (رودیوم ۱۰٪) در چرخه های حرارتی دارد.
تیپ B: با آلیاژ پلاتین-رودیوم در هر دو پایه، توان پایش دمای پیوسته تا ۱۷۰۰°C را دارد. خروجی میلی ولت این تیپ در دمای زیر ۶۰۰°C بسیار ناچیز است، بنابراین نیازی به جبران سازی اتصال سرد در دما های معمولی محیط ندارد.
تیپ C (تنگستن – رنیوم): پایش دمایی تا ۲۳۱۵°C در کوره های تحت خلاء، محفظه های گرافیتی یا تحت اتمسفر گاز بیاثر (آرگون/هلیوم). هادی های تنگستن در حضور اکسیژن به سرعت اکسید و تخریب میشوند.
انواع اتصالات نقطه اتصال گرم (Measuring Junctions)
محل اتصال دو سیم در نوک پروب حسگر، نقشی کلیدی در زمان پاسخ (Response Time) و حذف نویز های محیطی دارد:
- اتصال باز (Exposed): مناسب برای تست های سریع جریان گاز های غیر خورنده و جریان هوا.
- اتصال زمینشده (Grounded): اتصال مستقیم به بدنه غلاف، تبادل حرارتی سریع را تضمین میکند اما در کارخانجات صنعتی با جریان های زمین سرگردان ممکن است دچار نویز شود.
- اتصال عایقشده (Ungrounded): اتصال توسط پودر فشرده اکسید منیزیم (MgO) از پوسته فلزی کاملاً ایزوله است؛ بهترین انتخاب برای جلوگیری از نویز های ولتاژ در محیط های دارای الکترو موتور و درایو های صنعتی.
راهنمای انتخاب متریال غلاف و عایق کابل ترموکوپل
سیم های ترموکوپل به تنهایی در شرایط صنعتی دوام نمیآورند؛ بنابراین انتخاب غلاف فلزی و عایق کابل متناسب الزامی است:
متریالهای رایج غلاف پروب: استنلس استیل ۳۱۶L (مقاوم به اسید های ضعیف)، استیل ۳۱۰ (مقاوم به حرارت تا ۱۱۰۰°C)، اینکونل ۶۰۰ (مقاوم به اکسیداسیون و خوردگی بالا) و سرامیک آلسینت (Alumina ۹۹.۷% برای دماهای بالای ۱۲۰۰°C).
عایق کابل رابط:
تفلون (PTFE / FEP): ضد مواد شیمیایی، اسید ها و روغن ها (تحمل دما تا ۲۶۰°C).
سیلیکون (Silicon): انعطاف پذیری بالا و مقاومت در برابر رطوبت محیطی.
فایبرگلاس با شیلد استیل: مقاوم در برابر حرارت سطحی بالا تا ۴۰۰°C در مجاورت کوره ها.
جهت آشنایی با انواع و استاندارد های کابل، به دستهبندی سیم و کابل ترموکوپل مراجعه فرمایید.
سوالات متداول (FAQ):
پر کاربرد ترین تیپ ترموکوپل در صنایع چیست؟
ترموکوپل تیپ K به دلیل دامنه دمایی وسیع (۲۰۰- تا ۱۲۶۰+ درجه)، قیمت اقتصادی و عملکرد مناسب در محیط های اکسیداسیونی، پرمصرف ترین تیپ در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی است.
برای اندازه گیری دمای کوره بالای ۱۳۰۰ درجه کدام تیپ مناسب است؟
در دما های بالاتر از ۱۳۰۰ درجه سانتی گراد، باید از ترموکوپل های فلزات گرانبها مانند تیپ های S، R یا B به همراه غلاف سرامیکی استفاده شود.
تفاوت اتصال Grounded و Ungrounded در انتخاب ترموکوپل چیست؟
اتصال Grounded زمان پاسخ دهی سریع تری دارد اما به نویز الکتریکی حساس است. اتصال Ungrounded با اکسید منیزیم کاملاً عایق شده و سیگنال خروجی پایداری را بدون نویز به کنترلر ها (PLC) ارسال میکند.
🏭 طراحی و ساخت سفارشی در مانیاد
شرکت مانیاد طراح و تولید کننده انواع سنسور های پایش دما (ترموکوپل، RTD و انواع ترموول با متریال های تخصصی ضد خوردگی از جمله تانتالیوم، هستلوی و اینکونل) بر اساس الزامات فنی پروژه های نفت، گاز و پتروشیمی است.
برای استعلام مشخصات فنی، نقشه ساخت و ثبت سفارش با تیم مهندسی ما در ارتباط باشید.
ثبت ديدگاه