ترموکوپل صنعتی یک حسگر دمای مقاوم و دقیق است که در بیشتر فرآیندهای صنعتی برای اندازهگیری و کنترل حرارت بهکار میرود. این سنسور از دو فلز غیرهمجنس تشکیل شده که در محل اتصالشان، ولتاژی متناسب با دما ایجاد میشود و این ولتاژ مبنای محاسبه دمای واقعی قرار میگیرد. ا
همیت آن در این است که دقت در سنجش دما، کیفیت و ایمنی کل فرآیند صنعتی را تعیین میکند و کوچکترین خطا در عملکرد آن بر بازده و کنترل سیستم تأثیر میگذارد. به همین علت در این مقاله از الکترو المنت علی به بررسی کامل آموزش نصب و تست ترموکوپل صنعتی و هر آنچه که باید در مورد این فرایند بدانید خواهیم پرداخت.
روشهای نصب ترموکوپل صنعتی
- روش غوطهوری
- روش چسباندن
- استفاده از ترموول
نصب ترموکوپل صنعتی بسته به نوع فرآیند، محیط کاری و ساختار تجهیزات متفاوت است. روشهای نصب شامل غوطهوری، چسباندن، استفاده از ترموول و نصب مستقیم است.
روش غوطهوری
در روش غوطهوری، سنسور درون سیال یا جسم مورد اندازهگیری قرار میگیرد تا تماس مستقیم با محیط حرارتی برقرار شود. این شیوه برای سنجش دمای مایعات و گازها در خطوط فرآیندی و مخازن کاربرد دارد. هنگام استفاده باید عمق غوطهوری حداقل ده برابر قطر غلاف باشد تا از خطای دمایی ناشی از انتقال حرارت جلوگیری گردد.
روش چسباندن
در روش چسباندن، ترموکوپل با چسب مقاوم به حرارت روی سطح جسم ثابت میشود. این روش برای سطوح جامد، دیوارههای کوره یا قطعات فلزی مناسب است. اتصال محکم و تماس کامل سطحی اهمیت زیادی دارد تا سنجش دما با دقت انجام شود.
استفاده از ترموول
استفاده از ترموول، رایجترین و ایمنترین روش نصب است. ترموول یک غلاف محافظ فلزی است که ترموکوپل درون آن قرار میگیرد و از تماس مستقیم با مواد خورنده، ضربه یا جریان شدید سیال محافظت میکند. انتخاب جنس ترموول متناسب با محیط کاری (مانند فولاد ضدزنگ یا اینکونل) باعث افزایش عمر تجهیز میشود.
در محیطهایی با دمای بالا یا جریانهای پرسرعت، نصب عمودی ترموکوپل پیشنهاد میشود تا از آسیب ناشی از تنش حرارتی و لرزش جلوگیری شود. همچنین هد سنسور باید در خنکترین بخش محیط نصب گردد تا از تأثیر حرارت خارجی بر سیگنال جلوگیری شود.
مراحل نصب ترموکوپل صنعتی
نخستین گام انتخاب نوع مناسب ترموکوپل است. انواع K، J، T، E و B هرکدام برای محدوده دمایی و شرایط محیطی خاصی طراحی شدهاند. بهعنوان مثال، نوع K برای بازههای دمایی بالا و محیطهای خنثی یا اکسیدکننده گزینهای ایدهآل است.
در گام دوم باید محل نصب بهدرستی انتخاب شود. موقعیت قرارگیری سنسور باید نمایانگر دمای واقعی کل سیستم باشد. برای نمونه در خطوط لوله، نصب در مرکز جریان حرارتی بهترین نتیجه را به همراه دارد.
مرحله سوم مربوط به آمادهسازی ترموکوپل است. عایق سیمها به میزان لازم جدا شده و سیمها به ترمینالهای دستگاه اندازهگیری متصل میشوند. پیش از اتصال تمیزی محل تماس فلزات بررسی گردد تا از بروز مقاومت اضافی در مسیر سیگنال جلوگیری شود.
در مرحله چهارم سیم جبرانساز به کار میرود. این سیم باید از همان جنس یا جنس همتراز با نوع ترموکوپل انتخاب شود تا اختلاف ولتاژ ناخواسته ایجاد نکند. مسیر عبور سیمها نباید از کنار کابلهای برق یا منابع الکترومغناطیسی عبور کند. رعایت حداقل فاصله ۳۰ سانتیمتر از این منابع توصیه میشود. در صورت نصب در محیطهای دارای نویز بالا، استفاده از کابلهای شیلددار با هادیهای پیچخورده عملکرد سیستم را پایدار نگه میدارد.
در گام نهایی نصب اتصال ترموکوپل به ابزار اندازهگیری مانند رکوردر یا نمایشگر انجام میشود. در این مرحله باید از استحکام مکانیکی و عایقبودن مسیر اطمینان حاصل شود تا تغییرات دمایی بهدرستی منتقل گردد.
مراحل تست ترموکوپل صنعتی
پس از نصب، صحت عملکرد ترموکوپل باید بررسی شود. تستهای مختلفی برای اطمینان از دقت و سلامت سنسور به کار میرود.
تست با حمام یخ
در این روش، ترموکوپل در دمای صفر درجه قرار گرفته و ولتاژ خروجی با مقدار استاندارد مقایسه میشود. انحراف جزئی میتواند نشانگر نیاز به کالیبراسیون باشد.
تست با منبع دمای ثابت
ترموکوپل در محیطی با دمای مشخص (مثلاً کوره کالیبراسیون) قرار میگیرد و مقدار ولتاژ خروجی با مقادیر مرجع سنجیده میشود. اختلاف زیاد نشاندهنده آسیب در یکی از سیمها یا اتصالات است.
استفاده از شبیهساز ترموکوپل
این دستگاه ولتاژهای دقیقی مشابه ولتاژ واقعی سنسور در دماهای مختلف تولید میکند. با مقایسه ولتاژ دریافتی از ترموکوپل و مقدار تولیدی شبیهساز، میتوان عملکرد سیستم را بررسی کرد.
در پایان تست، اطمینان از پایداری سیگنال در طول زمان اهمیت دارد. نوسان یا پرش در قرائتها میتواند ناشی از نویز یا اتصال ناقص در مسیر باشد.
چگونگی عیبیابی ترموکوپل
خرابی ترموکوپلها معمولاً در اثر عوامل محیطی یا مکانیکی ایجاد میشود. اولین نشانه اختلال نمایش دمای غیرواقعی یا ناپایدار است. در چنین مواردی بررسی اتصالات ترمینال، مسیر سیمکشی و محل جوش جفت گرمایی ضروری است.
اگر ولتاژ خروجی صفر یا بسیار کم باشد، احتمال قطع شدن یکی از سیمها وجود دارد. تغییر رنگ غلاف یا پوسته شدن سطح نیز از علائم خوردگی یا تماس مستقیم با شعله محسوب میشود. برای اطمینان میتوان از دستگاه مولتیمتر استفاده کرد تا مقاومت مدار اندازهگیری شود؛ مقاومت بسیار بالا معمولاً به معنی قطع مدار است.
در صورت سالم بودن سیمها کالیبراسیون مجدد باید انجام گیرد. استفاده از منابع حرارتی استاندارد و مقایسه ولتاژها با جدول مرجع نوع ترموکوپل راهی مطمئن برای تنظیم دوباره سیستم است. همچنین باید بررسی شود که هد سنسور در معرض دمای محیطی بالا قرار نگرفته باشد، زیرا دمای زیاد محل اتصال سرد میتواند دقت را کاهش دهد.
در صنایع حساس مانند پتروشیمی و فولاد، توصیه میشود بهصورت دورهای سنسورها تست و در صورت کاهش دقت، تعویض شوند تا از بروز خطای فرآیندی جلوگیری شود.
نکات مهم در نصب و تست ترموکوپل صنعتی
- محل اتصال باید کاملاً تمیز و بدون آثار چربی یا اکسید باشد. آلودگی در نقطه تماس باعث کاهش کیفیت سیگنال میشود.
- سیمها نباید تحت کشش، پیچخوردگی یا خم شدید قرار گیرند، زیرا این عوامل در طول زمان موجب شکستگی داخلی هادیها میگردد.
- در محیطهای خورنده یا دارای بخار اسید، استفاده از ترموول با جنس مقاوم ضروری است.
- عمق نصب باید بهاندازهای باشد که دمای واقعی فرآیند را منعکس کند و از اتلاف حرارت جلوگیری نماید.
- در فرآیندهای حرارتی شدید، ترموکوپل را بهآرامی وارد ناحیه داغ کنید تا از شوک حرارتی و ترکخوردگی غلاف سرامیکی جلوگیری شود.
- از تماس مستقیم شعله با سنسور پرهیز کنید، زیرا این کار علاوهبر کاهش طول عمر تجهیز، موجب افت دقت اندازهگیری خواهد شد.
- در صورت نیاز به چند نقطه اندازهگیری، از ترموکوپلهای چندگانه استفاده شود تا هر مدار بهصورت مستقل دادهها را ارسال کند.
- کابلهای سیگنال باید دور از خطوط برق و منابع الکترومغناطیسی هدایت شوند. در محیطهای نویزی، استفاده از شیلد فلزی ضروری است تا تداخل سیگنال به حداقل برسد.
- رعایت این اصول در کنار انتخاب جنس مناسب غلاف، سیم و محل نصب، عملکرد دقیق و طولانیمدت سیستم را تضمین میکند.
خلاصه
ترموکوپل صنعتی یکی از دقیقترین ابزارهای سنجش دما در صنایع گوناگون است که عملکرد آن به نحوه نصب و تست صحیح بستگی دارد. انتخاب نوع مناسب، نصب اصولی با رعایت عمق و محل دقیق، استفاده از سیم جبرانساز همنوع و اجرای تستهای کالیبراسیون پس از نصب از مراحل ضروری محسوب میشود. نگهداری منظم، فاصله از منابع نویز و پیشگیری از شوک حرارتی نیز تضمینکننده طول عمر و دقت اندازهگیری است. با رعایت این دستورالعملها، سیستم کنترل دما در محیطهای صنعتی عملکردی پایدار و قابل اعتماد خواهد داشت.
