ترموکوپل صنعتی چیست؟
فروش و ساخت انواع ترموکوپل در تیپ های مختلف و به سفارش شما مشتریان عزیز
ترموکوپل یکی از انواع تجهیزات ابزاردقیق می باشد که جهت اندازه گیری دما در صنایع مختلف و در رنج های مختلف دمایی مورد استفاده قرار می گیرد. ترموکوپل از اتصال دو فلز غیر هم جنس و معمولا به صورت سیم ساخته می شود. این فلزات از یک طرف بهم تابیده شده و بهم جوش می خورند، (جهت جلوگیری از تنش مکانیکی دو فلز) و نقطه گرم (Hot Junction) یا اندازه گیری را تشکیل می دهند.
اثر ترمو الکتریسيته و کاربرد آن در ترموکوپل
این پدیده توسط سی بک در سال 1821 کشف شد. او متوجه شد هرگاه دو انتهای دو رشته سيم غير هم جنس را به یکدیگر وصل کرده و نقطه اتصال را حرارت دهيم در این محل یک اختلاف پتانسيل الکتریکی که به آن پتانسيل تماس یا ولتاژ سيبک می گویند به وجود می آید. در صورتی که دمای اتصالات تشکيل شده با یکدیگر متفاوت باشد جریانی در سيم ها جاری خواهد شد. در شکل زیرنمایش کلی ترموکوپل (پدیده ترموالکتریک) نمایش داده شده است.
بنابراین زمانیکه ترموکوپل در مجاورت سیالی که قرار است اندازه گیری دمای آن را انجام دهد قرار می گیرد، اعمال حرارت به نقطه اتصال دو فلز در اثر پدیده سیبک باعث ایجاد ولتاژ کوچکی بین دو فلز در طرف دیگر می شود. در این نقطه که به ترنسمیتر یا ولت متر متصل می شود اتصال مرجع یا سرد تشکیل می شود. این اختلاف پتانسیل در ولتمتر محاسبه و به درجه حرارت نسبت به ترموکوپل تبدیل می گردد. میزان ولتاژ تولید شده متناسب با میزان دما است.
مشخصات فنی ترموکوپل
در ادامه به شرح مشخصات فنی این محصول پرداخته و انواع آن را به صورت تفصیلی شرح خواهیم داد.
انواع ترموکوپل از نظر نوع متریال
بر اساس ترکیبات ممکن از فلزها، می توان تعداد بیشماری ترموکوپل ساخت ولی در عمل تعداد ترموکوپل ها مشخص و محدود است. ترموکوپل ها ازفلزات پایه یا فلزات خاص تشکیل شده اند.
ترموکوپل هایی که از فلزات پایه ساخته شده اندبه شرح زیر می باشند:
ترموکوپل نوع K
ترموکوپل نوع J
ترموکوپل نوع T
ترموکوپل نوع N
ترموکوپل نوع E
و ترموکوپل هایی که از فلزات خاص تشکیل شده اند به قرار زیر هستند:
ترموکوپل نوع S
ترموکوپل نوع R
ترموکوپل نوع B
هر کدام ازانواع ترموکوپل هایی که به آن اشاره کردیم، رنج اندازه گیری دمایی خاص خودشان را دارند و برای صنعت و کاربرد خاصی مناسب هستند.
جدول و رنج دمایی ترموکوپل های استاندارد به شرح زیر می باشد که با توجه به کاربرد، محیط اندازه گیری دما و رنج دما، مورد استفاده قرار می گیرد.
کاربرد ترموکوپل
ترموکوپل ها یکی از انواع سنسورهای دمایی هستند که به طور گسترده ای در صنایعی همچون نیروگاه ها، نفت و گاز، پتروشیمی، فولاد، پالایشگاه، سیمان، کاغذ، پلاستیک، لاستیک و غیره کاربرد دارد.
ترموکوپل ها در فرآیندهای صنعتی همچون تقطیر، تخمیر، اکستروژن، خشک کن، بهبود دهنده فرآیند احتراق، HVAC و غیره نیز مورد استفاده قرار می گیرند. در صنایع مختلف با توجه به شرایط کاربری خاص در هر کدام از بخش ها، باید از آلیاژ و متریال خاصی برای غلاف ترموکوپل استفاده شود.
ترموکوپل های مخصوص کوره که در صنایعی از جمله صنایع نفت و گاز، صنایع سرامیک، صنایع فولاد وبسیاری از صنایع دیگر مورد استفاده قرار می گیرد، با توجه به نوع کوره، از ترموکوپل خاصی از جمله تایپ K و S و R و B استفاده می گردد.با توجه به شرایط کوره ای که ترموکوپل در آن استفاده می گردد، نوع ترموکوپل مناسب انتخاب می گردد.
نحوه انتخاب ترموکوپل
در زمان انتخاب ترموکوپل باید به موارد زیر توجه شود:
رنج دمایی کارکرد ترموکوپل
رنج تحمل دمایی سیم های ترموکوپل
رنج دمایی غلاف یا پوشش محافظ سرامیکی یا فلزی
تیپ ترموکوپل
طول ترموکوپل
جنس غلاف ترموکوپل
امکان داشتن خروجی 4 تا 20 ميلی آمپر برای ترموکوپل
دقيق بودن ترموکوپل و کلاس دقت آن
نوع سراميک به کار برده شده در ترموکوپل
جزئیات کاربردی انتخاب ترموکوپل
وقتی تجهیزی تعویض می شود ممکن است عملکرد تجهیز قدیمی و جدید متفاوت باشد .در تعویض ترموکوپل ها و RTD ها مشکلات مشابهی وجود دارد که عبارتند از :
اگر ترموکوپل نصب شده با ترموول اتصال نداشته باشد، در انتهای ترموول یک فاصله هوایی بوجود می آید که روی پاسخ زمانی ترموکوپل تاثیر می گزارد و باعث تفاوت بین دمای اندازه گیری شده و دمای واقعی می شود. برای حل این مشکل می توان از یک Thermopaste استفاده کرد و آن را در نقطه ایی که اندازه گیری دما انجام می شود قرار داد.
در مواقعی که ترموکوپل نصب شده در ترموول تعویض می شود باید نوک ترموول تمیز شود زیرا احتمال دارد در طی تعویض یا به مرور زمان موادی در ته ترموول جمع شوند و باعث جدایی ترموکوپل از ترموول شده و مانع انتقال حرارت شوند.
مشکل دیگر زمانی است که ترموکوپل جدید نسبت به ترموکوپل قدیمی جنس متفاوتی دارد. این مساله روی زمان پاسخ تاثیر می گزارد و هر چند روی دقت تاثیر ندارد ولی می تواند روی پایداری سیستم حلقه بسته تاثیر بگذارد.
مشکل دیگر مربوط به زمین کردن است. دقت و پاسخ ممکن است بین تجهیزات زمین شده و زمین نشده متفاوت باشد.
با تعویض ترموکوپل ها، ممکن است نیاز به تعویض کابل های الحاقی نیز وجود داشته باشد. کشش و تنش و استهلاک کابل می تواند روی دقت تاثیر بگذارد.
مزایای استفاده از ترموکوپل
هزینه کم
اندازه کوچک
مقاوم بودن
محدوده کاری وسیع
پایدار در حد قابل قبول
دقیق برای تغییرات دمایی بالا
پاسخ سریع
معایب استفاده از ترموکوپل
خروجی خیلی ضعیف در حد میلی ولت
دقت محدودد برای تغییرات دمایی کم
حساس نسبت به نویز الکتریکی
غیر خطی
تبدیل پیچیده از emf به دما