راهنمای گام به گام خرید ترموکوپل + نکات آن
قدم اول :انتخاب نوع ترموکوپل
راهنمای خرید ترموکوپل قدم اول : ترکیب‌های فلزات به کار رفته در زوج‌های ترموکوپل، شرایط کاری متنوعی را، از نظر دما و دقت اولیه، ایجاد می‌کند. برای شرایطی که دمای پایین و دقت بالا نیاز است، ممکن است از ترموکوپل نوع T استفاده شود. در حالی که برای فرآوری فلزات در دمای بالا و حرارت درمانی [در صنایع ذوب فلزات]، می‌توان از فلز پلاتینیوم نوع S استفاده کرد.
متداول‌ترین ترکیبی که در ترموکوپلها استفاده می‌شود، ترکیب J و K است. از حروف الفبای انگلیسی و کدهای رنگی، برای تمایز دادن به این ترکیب‌های فلزی استفاده می‌شود. به این حروف الفبا و کدهای رنگی، کالبراسیون گفته می‌شود. مطابق با استانداردهای ASTM و IEC، از کدهای رنگی برای سیم‌ها و اتصال‌دهنده‌ها استفاده می‌شود (شکل ۱). نوعی را انتخاب کنید که با دمای کارتان مطابقت دارد.
قدم دوم : از ترموکوپلها، در محلی که به کار گرفته شده اند، محافظت کنید
تبخیر، پخش، زنگ‌زدگی، خوردگی، و آلودگی، در سیم‌های ترموکوپل، به دلیل اثری که بر آلیاژ سیم‌ها می‌گذارد، رانش میدان الکترومغناطیسی (EMF) ایجاد می‌کند. از آنجایی که این عوامل محیطی، برای مواد به کار رفته در ترموکوپل، مخرب هستند، در صورت مواجه شدن با شرایط نامطلوب، ضروری است که حفاظت مناسب از ترموکوپل، انجام شود. در بسیاری از کاربردها، این الزام را می‌توان با در غلاف قرار دادن سیم‌های ترموکوپل، برآورده کرد.
در صورتی که از ترموکوپل‌های با سیم لخت استفاده می‌شود، عناصر ترموکوپل، باید به طور مناسب در لوله‌های حفاظتی نصب شود. اگر داخل این لولهها تمیز و عاری از روغن‌های گوگرددار، اجسام نسوز، و غیره باشد، و اگر این لولهها نسبت قطر به طول مناسبی، برای تهویه‌ی هوای داخل لوله، داشته باشند، آنگاه این لولهها در غلبه بر اثرات مضر محیط خورنده، بسیار خوب عمل می‌کنند.
قدم سوم : از بزرگترین اندازه‌ی عملی استفاده کنید
به طور کلی، این درست است که ترموکوپل‌های با سیم‌های ضخیم، پایدارتر از همتایان نازک‌تر خود هستند. با این وجود، در خیلی از کاربردها، ترموکوپل‌های با سیم‌های ضخیم الزامات انعطاف‌پذیری، پاسخ سریع، مشخصات هندسی دستگاه، و موارد مشابه را برآورده نمی‌کند. نیاز است که بین پایداری دراز مدت اندازه‌های بزرگتر و تطبیق‌پذیری بهتر اندازه‌های کوچک‌تر ترموکوپلها، سازش برقرار شود. در جایی که پایداری دمایی بالا مورد نیاز است، از بزرگترین اندازه‌ی عملی ترموکوپل استفاده کنید که با سایر الزامات آن کار سازگار است.
قدم چهارم : ترموکوپل را در مکان مناسب نصب کنید
راهنمای خرید ترموکوپل قدم چهارم : باید اطمینان حاصل شود، دمای مکانی که ترموکوپل اندازه‌گیری می‌کند، نمایانگر دمای دستگاه یا آن محیط مورد نظر است. به عنوان مثال، در معرض شعله‌ی مستقیم قرار گرفتن ترموکوپل، به صحت دمای خوانده شده خدشه وارد می‌کند. جا دادن مناسب حسگر در ارتباط با بار کاری و منبع حرارت، می‌تواند انواع مختلفی از تقاضاهای انرژی در حجم کار را جبران کند.
قرار دادن حسگر می‌تواند اثرات نشت‌های حرارتی را، در فرآیند انتقال حرارت، محدود کند. کنترل‌کننده می‌تواند فقط به تغییرات دمایی که از طریق بازخورد از مکان حسگر می‌بیند، پاسخ دهد. بنابراین، قرار دادن حسگر، بر توانایی کنترل‌کننده در تنظیم دما، پیرامون نقطه‌ی مطلوب، تأثیر می‌گذارد. توجه داشته باشید که قرار دادن حسگر نمی‌تواند ناکارآمدی‌های سامانه را که بر اثر تأخیرهای طولانی در انتقال حرارتی به وجود آمده است، جبران کند. در بیشتر سامانه‌های حرارتی، دما در نقاط مختلف، متفاوت است.
حسگر در یک سامانه‌ی ایستا (شکل. ۲) – سامانه زمانی ایستا است که پاسخ حرارتی ناشی از منبع گرما، انتقال حرارتی، و تغییرات کوچک در بار کاری، کند باشد. اگر در یک سامانه‌ی ایستا، حسگر را نزدیک‌تر به منبع گرما قرار دهیم، در طول فرآیند، گرما نسبتاً ثابت می‌ماند. در این نوع سامانه، فاصله‌ی بین منبع گرما و حسگر کم است (حداقل تأخیر حرارتی)؛
بنابراین، مقدار حرارت منبع گرما، به طور متناوب بالا و پایین می‌شود و بنابراین، احتمال وقوع فراجهش و فروجهش (نسبت به حاشیه‌ی اطمینان تعیین شده برای دمای مطلوب) در بار کاری، کاهش می‌یابد. وقتی حسگر نزدیک به منبع گرما قرار گیرد، می‌تواند تغییرات دمایی را، به سرعت، حس کند و بنابراین، کنترل شدید حفظ می‌شود.
حسگر در یک سامانه‌ی پویا (شکل. ۳) – سامانه هنگامی پویا است که موارد زیر وجود داشته باشد: پاسخ حرارتی سریع از منبع گرما، انتقال حرارتی سریع، و تغییرات متناوب در بار کاری. قرار دادن حسگر در نزدیکی بار کاری، باعث می‌شود که حسگر بتواند سریع‌تر تغییرات دمایی بار را ببیند. همچنین، نزدیک بودن حسگر به بار کاری به کنترل‌کننده اجازه میدهد که سریع‌تر عمل خروجی مناسب را انجام دهد.
با این حال، در چنین سامانه‌ای، فاصله‌ی بین منبع گرما و حسگر قابل توجه است، و این فاصله باعث ایجاد تأخیر حرارتی می‌شود. بنابراین، چرخه‌های منبع گرما طولانی‌تر است و طولانی شدن چرخه‌های منبع گرما باعث می‌شود که دامنه‌ی نوسان بین دمای بیشینه و کمینه (فراجهش و فروجهش) بزرگتر باشد. کنترل‌کننده‌ی الکترونیکی که برای این وضعیت انتخاب می‌شود، باید ویژگی‌های کنترل‌کننده‌ی PID (قابلیت پیش‌بینی و متعادل‌سازی) را داشته باشد. حسگر نزدیک به بار کاری می‌تواند به سرعت، بالا و پایین رفتن دما را حس کند.
به کارگیری حسگر در سامانه‌ی ترکیبی ایستا/پویا (شکل. ۴) – هنگامی تقاضای حرارتی متفاوت است و سامانه‌ای شکل می‌گیرد که بین سامانه‌ی ایستا و پویا قرار دارد، حسگر را در وسط راه بین منبع گرما و بار کاری قرار دهید تا تأخیر انتقال حرارت [بین این دو] به طور مساوی تقسیم شود. به دلیل اینکه سامانه می‌تواند فراجهش و فروجهش تولید کند، کنترل‌کننده‌ی انتخاب شده برای این وضعیت، باید ویژگی‌های کنترل‌کننده‌ی PID (قابلیت پیش‌بینی و متعادل‌سازی) را داشته باشد تا بتواند این شرایط پیش آمده را جبران کند. در اکثر سامانه‌های حرارتی، این موقعیت حسگر عملی‌ترین انتخاب است.
قدم پنجم : عمق غوطه‌وری مناسب را فراهم نمایید
از آنجایی که گرمای هدایت شده به خارج از اتصال داغ (نقطه‌ای که دما اندازه‌گیری می‌شود) باعث می‌شود که ترموکوپل دمای کمتری را نشان دهد، باید عمق غوطه‌وری ترموکوپل در محیط اندازه‌گیری، مناسب باشد تا انتقال حرارت از طریق لوله‌ی حفاظتی کمینه شود. قانون کلی این است که حداقل عمق غوطه‌وری، ۱۰ برابر قطر خارجی لوله‌ی حفاظتی باشد.
قدم ششم : از تغییر عمق غوطه‌وری اجتناب کنید
راهنمای خرید ترموکوپل قدم ششم : در شرایط خاص، ناهمگونی‌هایی می‌تواند، به طور تدریجی، در زوج سیم ترموکوپل توسعه یابد. این ناهمگونی‌ها می‌تواند به دلیل زنگ‌زدگی، خوردگی، تبخیر، آلودگی، و تغییرات متالورژیکی (وابسته به علم فلزشناسی) رخ دهد.
تغییر عمق غوطه‌وری، چنین سیم‌های ناهمگونی را، به منطقه‌ی گرادیان دمایی شیب‌دار، جا به جا می‌کند. این جابه‌جایی، در خواندن دما خطا ایجاد می‌کند. بنابراین، بعد از آن که ترموکوپل به کار گرفته شد، از تغییر عمق غوطه‌وری آن، اجتناب کنید. اگر امکان دارد، ترموکوپلها باید سر جای خود بررسی شوند. اگر لازم بود که ترموکوپل از محل نصب خارج شود، باید در همان عمق و یا عمق بیشتر قرار داده شود تا از خطای قرارگیری بخش ناهمگون سیم در منطقه‌ی گرادیان دمایی شیب‌دار، اجتناب شود.
قدم هفتم : اثر چرخه‌های گرمایش را تشخیص دهید
برای اینکه بیشترین دقت را داشته باشید، ترموکوپل باید برای کنترل یک دما، یا دمای بالاتر از دمای قبلی، به کار گرفته شود. با این وجود، به دلایل مختلفی، همیشه چنین کاری ممکن نیست. در بسیاری از تأسیسات، ترموکوپل به طور مستمر، گستره‌ی وسیعی از دما را، با نتایج قابل قبولی، می‌پیماید.
خطاهای ناشی از گرمایش متناوب، مشابه با آن خطاهایی است که با تغییر عمق غوطه‌وری ایجاد می‌شود. در ترموکوپل سالم، خطای ناشی از گرمایش متناوب می‌تواند از ۲ تا ۳ درجه‌ی فارنهایت باشد. برای ترموکوپل خراب، این خطا ممکن است چند درجه‌ی فارنهایت باشد. بنابراین، نوع چرخه‌ی گرمایش و شرایط ترموکوپل، بر دقت قابل حصول در یک موقعیت خاص، اثر می‌گذارد. در جایی که از گرمایش متناوب نمی‌توان اجتناب کرد، از ترموکوپل‌‌هایی با دقت بالا استفاده کنید.
قدم هشتم: یک برنامه‌ی نگهداری پیش‌گیرانه ایجاد کنید
ترموکوپلها، لوله‌های حفاظتی، و مدارات سیم‌های سیار باید به طور مرتب بررسی شوند. اینکه چند بار یکبار باید بررسی انجام شود، بستگی به تجربه‌های کاری قبلی دارد، اما معمولاً یک ماه یکبار کافی است.
قدم نهم : نوع سیم را با ترموکوپل مطابقت دهید
سیم‌های سیار و اتصال‌دهنده، هر یک مختص نوع خاصی از ترموکوپل هستند. اگر از سیم نادرست برای اتصال بین کنترل‌کننده و فرآیند ترموکوپل استفاده شود، ممکن است خوانش نادرست انجام شود. اتصال‌دهنده‌ها و سیم‌های سیار مربوط به یک نوع خاص از ترموکوپل، از کدهای رنگی یکسان با همان نوع ترموکوپل استفاده می‌کنند. با این وجود، این استانداردهای رنگی در همه جای جهان، به طور یکسان رعایت نمی‌شود (به شکل. ۱ نگاه کنید). برای مثال، استاندارد IEC برای ترموکوپل نوع K سبز است، در حالی که در استاندارد ASTM، رنگ سبز برای ترموکوپل نوع S به کار رفته است.
قدم دهم : ترموکوپل را به صورت دوره‌ای با چشم بررسی کنید
راهنمای خرید ترموکوپل قدم دهم : برای پیشگیری از مشکل، لوله‌های حفاظتی سرامیکی و فلزی باید بررسی شوند تا بیش از حد، خوردگی، سایش، زنگ‌زدگی، و آسیب فیزیکی ندیده باشد. لوله‌های حفاظتی که آسیب دیده‌اند یا بیش از حد خوردگی دارند، باید تعویض شوند. سیم‌کشی‌ها باید از نظر آسیب‌دیدگی عایق و در معرض کشش زیاد قرار گرفتن، بررسی شوند.
قدم یازدهم : مشخص کنید که به دقت نیاز دارید یا تکرارپذیری مد نظرتان است
هر کاربر باید مشخص کند که چه چیزی برایش بیشترین اهمیت را دارد: تکرارپذیری روز به روز فرآیند (برای مثال، اینکه مکرراً دمای خارج یک لوله را، به عنوان نشاندهنده‌ی جریان مایع درون لوله، اندازه بگیریم)، یا دانستن دمایی خاص که ماده‌ی در حال فرآوری به دست می‌آید (برای مثال، دمای دقیق فلزی که تحت حرارت درمانی قرار گرفته است تا به خاصیت‌های ویژه‌ای از این فرآیند دست یابیم)؟
قدم دوازدهم : عملکرد سامانه را با استفاده از حسگری محدود کننده، ایمن کنید
راهنمای خرید ترموکوپل قدم دوازدهم : همه‌ی سامانه‌ها باید برای خرابی‌های بالقوه‌ی ترموکوپل بررسی شوند. اگر مدار ترموکوپل باز شود یا مدار ترموکوپل یک اتصال ثانویه ایجاد کند، سامانه چه واکنشی نشان خواهد داد؟ حسگر‌های محدود کننده، عملکرد سامانه را ایمن می‌کنند. این حسگرها و کنترل‌های آن، باید از بخش کنترل جدا باشد.
قدم سیزدهم : از نویز الکتریکی اجتناب کنید
راهنمای خرید ترموکوپل آخرین قدم : ورودی حسگر و خطوط قدرت ورودی و خروجی، همگی به طور بالقوه، نویز به مدار کنترل وارد می‌کنند. نویز، بسته به شدت آن، می‌تواند با یک راه یا ترکیبی از راه‌های زیر، با مدار حسگر تزویج شود:
- تزویج امپدانس مشترک: هنگامی رخ میدهد که دو مدار، رسانا، یا امپدانس (یا حتی منابع توان) مشترک داشته باشند.
- تزویج القای مغناطیسی: زمانی رخ میدهد که سیم‌ها موازی هم، یا نزدیک به هم باشند. این زمانی رخ میدهد که سیم‌های مختلف مدارهای مختلف، برای شسته رفته به نظر رسیدن مدار، در کنار یکدیگر قرار بگیرند (مثل باس در درون مدارات رایانه‌ای).
- تزویج خازنی الکترواستاتیک: مشابه با تزویج مغناطیسی، زمانی رخ میدهد که سیم‌ها موازی هم باشند. میزان تزویج الکترواستاتیک یا خازنی تابعی از فاصله‌ی سیم‌های موازی هم و قطر آنها است.
- تزویج تابش الکترومغناطیسی: زمانی رخ میدهد که حسگر به یک منبع با انرژی زیاد، مثل برج‌های پخش رادیویی و تلویزیونی، نزدیک باشد.
طول عمر متوسط ترموکوپل، بسته به نوع آن، از چند ساعت تا چند سال، متغیر است. عوامل بسیاری، از جمله، نوع کالبراسیون، محیط نصب، دمای کاری، طراحی حسگر، و چرخه‌ی حرارتی، در طول عمر متوسط ترموکوپل اثرگذار اند. تجربه‌ی شما از فرآیندی که با آن سر و کار دارید، فاصله‌های زمانی بررسی و تعویض ترموکوپل را مشخص می‌کند
سوالات متداول درباره ترموکوپل
به طور کلی خریداران ترموکوپل سوالاتی را مطرح می‌کنند تا نحوه کارکرد آن را بهتر شناسایی کنند. شرکت پایاسنس با تجربه و دانش فنی متخصصان خود یکسری از سوالات متداول را استخراج کرده و پاسخ آنها بطور خلاصه داده است.
حداکثر طول سیم دنباله ترموکوپل چقدر می‌تواند باشد ؟
بعنوان یک قاعده کلی، سیمی که بعنوان دنباله استفاده می‌شود ملاک و معیار خطا در طول سیم می‌باشد ، اگر سیم بی کیفیت استفاده کنید با اضافه شدن متراژ سیم دنباله خطای شما نیز زیاد می‌شود.
بطور کلی بهتر است برای متراژهای بالای 5 متر حتما از ترانسمیتر استفاده شود و از ترموکوپل های کلگی دار استفاده شود. ترانسمیتر این امکان را میدهد که یک سیگنال 4-20 میلی آمپر را منتقل کند و این می‌تواند مسافت های طولانی را جبران کند و بعنوان یک تقویت کننده از آن استفاده می‌شود. همچنین، نویزهای الکتریکی و مغناطیسی عامل بسیار مهمی در خطای ترموکوپل می‌باشد. برای این منظور بهتر است از ترموکوپل های کلگی دار استفاده نمود تا هم سیم دنباله آن به نویز مقاوم باشد و هم خطای کمتری بوجود آید.
آیا همراه با ترموکوپل ، وسیله دیگری باید خریداری شود ؟
جواب این سوال هم بله است و هم خیر. ترموکوپل فقط بخشی از یک مدار است تا دمای محل مورد نظر گرفته شود. بطور معمول موارد زیر برای گرفتن دما الزامی است :
- سنسور دما ( ترموکوپل )
- نمایشگر دما نظیر و یا دیتالاگر و یا هر هر وسیله ای که سیگنال ترموکوپل را به دما تبدیل کند
- سیم دنباله برای متصل کردن سنسور به وسایل اندازه گیری
سیم مقاوم شده ترموکوپل ( سیم شیلد دار ) چیست و چه مزیتی دارد ؟
اساسا سیم دنباله ترموکوبل می‌تواند از نوع شیلد دار باشد و یا از نوع معمولی . سیم شیلد دار حالتی است که روی سیم های ترموکوپل روکشی کشیده شده است که از منیزیم کاملا فشرده و حالت فلزی ساخته شده است و محافظ بسیار مناسبی می‌باشد. این شیلد انعطاف پذیر بوده و می‌تواند در برابر دما، ضرابات مکانیکی از سیم ترموکوپل محافظت کند و عمر آن را بالا ببرد. یکی دیگر از وظایف کابل ترموکوپل شیلد دار حذف نویز ها و نوسان های ناشی از امواج و فرکانس های رادیویی است. برای اتصالات مهم صنعتی، اداری، نظامی و غیره که ترموکوپل در نزدیکی عوامل ایجاد نویز مانند برق فشار قوی کار می کند استفاده از کابل شیلد دار توصیه می شود.
دقت ترموکوپل چقدر است ؟
این سوال به پارامترهای بسیاری بستگی دارد. صرف نظر از جنس سیم مورد استفاده، این محصول دارای کلاس های کاری متفاوت است که بطور استاندارد خطای استانداردی برای آنها تعریف شده است. شرکت پایاسنس با استفاده از دستگاه های مخصوص جوش ترموکوپل تولید این محصول را بر طبق استانداردهای جهانی انجام می دهد.
کلاس های ترموکوپل به سه دسته تقسیم بندی می‌شوند و به ترتیب کلاس 1 یا کلاس A با با دقت ترین کلاس می‌باشد و قیمت بالاتری دارد و خطایی در حدود 1.5 درجه یا 0.4% دارد. پس از آن کلاس 2 یا B و کلاس 3 یا C قرار می‌گیرند.
وظیفه ترموول چیست؟
ترموول وظیفه محافظت از پروب های دما در برابر شرایط نامساعد کار مانند محلول های خورنده، ضربه فیزیکی (به عنوان مثال کلینکر در کوره ها) و گاز یا مایع با فشار بالا را به عهده دارد. استفاده از آنها همچنین امکان تعویض سریع و آسان پروب دما را بدون نیاز به باز کردن سیستم فراهم می سازد.
این تجهیز یک لوله یک سر بسته است که برای قرار دادن یک ترموکوپل طراحی شده است و امکان اتصال بدون نشتی به انواع محفظه ها را فراهم می کند. ترموول به طور معمول از یک شمش استیل تراشیده می شود و برای محافظت از سنسورهای دما در برابر جریان، فشار زیاد و محیط های پر تنش طراحی شده اند.