1. نشان دادن دمای نادرست و عدم انطباق دما
یکی از بارز ترین علائم خرابی ترموکوپل، نمایش دمای نادرست یا غیرمنطقی است. اگر متوجه شدید که دمای نمایش داده شده به طور قابل توجهی با دمای واقعی محیط یا سیستمی که ترموکوپل در آن قرار دارد، متفاوت است، احتمال خرابی ترموکوپل وجود دارد. عوامل متعددی می توانند باعث عدم انطباق دما در ترموکوپل ها شوند. مانند خرابی نقاط اتصال، تأثیرات خارجی و تغییرات در خصوصیات ماده ترموکوپل. خرابی نقاط اتصال می تواند به دلایل مختلفی از جمله خوردگی، اکسیداسیون، ذوب شدن، یا آسیب مکانیکی رخ دهد و منجر به عدم انطباق دما شود. تغییرات در خصوصیات ماده ترموکوپل که می توانند به دلیل عواملی مانند فرسایش، تابش، ارتعاشات، یا شوک های حرارتی ایجاد شوند. عوامل خارجی نظیر تغییرات زیاد فشار، تغییرات محیطی، الکتریکی و مغناطیسی، آلاینده ها باعث عدم انطباق دما می شوند.
2. عدم ثبات در خوانش دما
اگر خوانش دما به طور ناگهانی و بدون دلیل مشخص تغییر کند یا نوسانات غیر معمولی داشته باشد، می تواند نشان دهنده خرابی ترموکوپل باشد. خواندن نامناسب یا ناپایدار می تواند به دلیل خرابی در نقاط اتصال دمایی، نوسانات الکتریکی، و خرابی در نمایشگر یا سیستم خواندن دما رخ دهد.
3. قطع شدن یا نوسان در سیگنال
در صورت خرابی ترموکوپل، سیگنال ارسالی به دستگاه نمایشگر دما ممکن است قطع و وصل شود یا دچار نوسانات شدید شود.
4. کاهش پاسخ دهی
ترموکوپل های خراب ممکن است به کندی به تغییرات دما پاسخ دهند. به عنوان مثال، اگر ترموکوپل را در معرض منبع گرمایی قرار دهید، ممکن است زمان زیادی طول بکشد تا دمای نمایش داده شده افزایش یابد.
5. خرابی مکانیکی
ترموکوپل ها از اجزای ظریف و حساسی تشکیل شده اند که در برابر ضربه، لرزش و خوردگی آسیب پذیر هستند. هرگونه آسیب فیزیکی به ترموکوپل می تواند عملکرد آن را مختل کند.
عوامل موثر در خرابی ترموکوپل
خرابی ترموکوپل غالبا با کاهش اثر ولتاژ سیبک آغاز می شود. این اتفاق می تواند در طی چند هفته رخ دهد و به دلیل تدریجی بودن، به راحتی قابل شناسایی نیست. (اثر ولتاژ سیبک به تبدیل مستقیم اختلاف دما به ولتاژ الکتریکی اشاره دارد. اگر این اثر کم باشد، دمای اندازه گیری شده نیز به اشتباه کم نشان داده می شود. در این شرایط، برای جبران کمبود ولتاژ سیبک، دمای واقعی فرایند افزایش می یابد تا به میزان مورد نیاز ولتاژ سیبک برسد. افزایش دمای فرایند می تواند باعث آسیب به مواد و اختلال عملکرد شود). عوامل محیطی مانند قرار گرفتن در معرض دمای بالا، رطوبت، مواد شیمیایی خورنده و ارتعاشات می تواند به ترموکوپل آسیب برساند. به علاوه، خطاهای انسانی از جمله نصب نادرست، سیم کشی معیوب و عدم نگهداری مناسب می تواند عمر ترموکوپل را کوتاه کند. همچنین، با گذشت زمان، ترموکوپل ها به دلیل استفاده مداوم دچار سایش و پارگی و فرسودگی می شوند و نیاز به تعویض دارند. همچنین، خطاهای ساخت مانند جوشکاری نامناسب، وارد شدن ضربه یا لرزش شدید به ترموکوپل و استفاده از مواد نامرغوب و ناخالص، می تواند منجر به خرابی زودهنگام آن شود.
عیب یابی ترموکوپل
بررسی اتصالات: ابتدا اتصالات ترموکوپل را بررسی کنید تا مطمئن شوید که به درستی وصل شده اند.
تست ترموکوپل: می توانید با استفاده از یک دماسنج مرجع، ترموکوپل را تست کنید و دقت آن را بررسی کنید.
بازرسی فیزیکی: ترموکوپل را از نظر هرگونه آسیب فیزیکی مانند پارگی، ساییدگی یا خوردگی بررسی کنید.
به دفترچه راهنمای دستگاه برای برنامه ریزی صحیح مراجعه کنید.تنظیمات نمایشگر را با نوع ترموکوپل خود هماهنگ کنید. و به قطبیت (+ و -) هادی ها توجه کنید.
مقاومت الکتریکی پروب را با مولتی متر در دمای اتاق اندازه گیری کنید و به نوع ترموکوپل و مقدار مقاومت استاندارد آن توجه کنید.
پروب را به اندازه کافی در فرآیند غوطه ور کنید. عمق غوطه وری باید حداقل 10 برابر قطر بیرونی پروب باشد.
چطور تشخیص بدهیم که ترموکوپل دچار قطع ارتباط شده است؟
اگر نمایشگر یا دستگاه متصل به ترموکوپل هیچ دمایی را نشان نمی دهد، احتمال قطع ارتباط ترموکوپل وجود دارد. یا اگر دمای نمایش داده شده به طور غیر معمول بالا یا پایین باشد، یا به طور ناگهانی تغییر کند، ممکن است نشان دهنده نقص در اتصال ترموکوپل باشد.
اندازه گیری دما با ترموکوپل
استفاده و خرید ترموکوپل صنعتی یکی از ابزارهای مهم و پرکاربرد در اندازه گیری دما است. این ابزار به دلیل انعطافپذیری و سادگی کار با آن، بسیار مورد استفاده قرار میگیرد. با این حال، در برخی موارد، ترموکوپل ممکن است خطاهایی در اندازهگیری دما داشته باشد.این خطاها میتواند به عوامل مختلفی مانند تغییرات در ویژگیهای ترموکوپل، تغییرات در محیط اندازه گیری و یا عدم صحت کالیبراسیون ترموکوپل برگردد؛ بنابراین، کاربران ترموکوپل باید این خطاها را در نظر بگیرند و اقدامات لازم را برای کاهش خطاهای احتمالی انجام دهند.
اشتباهات رایج
انتخاب کردن ترموکوپل نادرست برای فرستنده
ترموکوپلها به دلیل انواع مختلفی که دارند، میتوانند به عنوان حسگرهای حرارتی در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار گیرند، اما باید توجه داشت که هر نوع ترموکوپل بازه کاری، دقت و خروجی الکتریکی خاص خود را دارد.بنابراین، اگر در هنگام نصب ترموکوپلی از نوع نادرست برای ارسال اندازه گیریها به فرستنده استفاده کنید، ممکن است با مشکلاتی روبرو شوید. این اشتباه نسبتاً متداول است و برای جلوگیری از آن باید دقت کافی در انتخاب ترموکوپل مناسب داشته باشیم.برای انتخاب ترموکوپل مناسب، توجه به رنگ بدنه آن بسیار مهم است. هر نوع ترموکوپل به رنگ خاصی میباشد که بر اساس آن میتوان آن را شناسایی کرد. برای این منظور، کافی است مشخصات رنگی که در فرستنده هماهنگی ذکر شده است را بررسی کنید و سپس ترموکوپلی را که بدنهاش با این مشخصات هماهنگ است، انتخاب کنید.
تفاوت در آلیاژ سیمها
در فرآیند تولید سیم، هیچ دو سیمی به طور دقیق از نظر جنس یکسان نیستند. حتی اگر تنها درصد آلیاژ سیمها کمی تفاوت کند، این میتواند منجر به خطایی در دقت ترموکوپل شود که در اندازه گیری دمای اتصال سنجشگر مورد استفاده قرار میگیرد. با این حال، ترموکوپلهای استاندارد قادرند دمای واقعی اتصال سنجشگر را با دقت تقریباً یک درصد تعیین کنند که برای اکثر کاربردها کافی است. برای حل این مشکل، میتوان از ترموکوپلهایی که با سیمهای مخصوص ساخته میشوند، استفاده کرد. این ترموکوپلها دارای دقت دو برابری نسبت به ترموکوپلهای دیگر هستند. سیم ترموکوپل با استفاده از آلیاژ با بالاترین سطح دقت و کمترین میزان ناخالصی تولید میشود.
مشکلات سیم رابط ترموکوپل
در ترموکوپلها، قطبیت سیمهای اتصال بسیار حائز اهمیت است. اگر به صورت تصادفی قطبیت سیمهای اتصال ترموکوپل را معکوس کنیم، دمای اندازه گیری شده نسبت به اندازهی اختلاف دمای دو سر سیمهای اتصال نادرست خواهد بود. در عمل، اکثر مردم انتظار دارند که سیم قرمز برای بارهای مثبت استفاده شود، اما در ترموکوپلها، سیم قرمز معمولاً سیگنال منفی دارد. این رنگ بندی مطابق استاندارد ANSI برای ترموکوپلهاست و با آنچه اغلب مردم انتظار دارند متفاوت است. برای حل مشکل اتصال ترموکوپل، ابتدا باید اتصالات را دقیقاً بررسی کنیم و اطمینان حاصل کنیم که هیچ گونه عیب و خرابی در آن وجود ندارد. در صورتی که مشکل همچنان برقرار باشد، میتوانید سیمهای اتصال ترموکوپل را جابجا کنید و ببینید آیا این تغییر در اتصالات مشکل را حل میکند یا خیر.
اتصال ترموکوپل به بیش از یک نقطه در زمین
ترموکوپل باید به زمین در یک نقطه متصل شود تا مشکلات حلقه زمین و تداخل فرکانس رادیویی را جلوگیری کند. اتصال به زمین در بیش از یک نقطه میتواند منجر به ایجاد حلقه زمین شود که جریان ناخواسته از یک نقطه زمین به نقطه دیگر را ایجاد میکند. این حلقه زمین ممکن است باعث به وجود آمدن میدانهای الکترومغناطیسی شود که میتواند به دقت اندازه گیری ترموکوپل تأثیر بگذارد و تداخلاتی در فرکانس رادیویی ایجاد کند. بنابراین، حتما باید ترموکوپل به زمین در یک نقطه متصل شود تا این مشکلات جلوگیری شود.
تغییرات دما در اطراف اتصال مرجع
ترموکوپل یک سنسور است که اختلاف دما را اندازه میگیرد، اما به دلیل وجود اتصال مرجع یا همان اتصال سرد که دمای مشخصی دارد، هرگونه نوسان در دما پیرامون این اتصال باعث قرائت نادرست دما توسط ترموکوپل میشود. به عبارت دیگر، اگر دمای اتصال سرد تغییر کند، ترموکوپل قادر به دریافت درست دما نیست و خروجی نادرستی را نشان میدهد. برای حل این مشکل، ابتدا باید بررسی کنیم که آیا در نزدیکی اتصال مرجع هیچ منبع گرمایش یا سرمایشی نظیر فن یا پنکه وجود دارد یا خیر. اگر این منابع حرارتی وجود دارند، باید آنها را حذف کنیم یا به صورت منظم خاموش کنیم. همچنین، با انجام عملیات عایق کاری ساده میتوان از اتصالات مورد استفاده در برابر تغییرات دما محافظت کرد.
عمر و سن ترموکوپل
ترموکوپل، یک ابزار قدرتمند برای اندازه گیری دما است که در بسیاری از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار میگیرد، اما با گذشت زمان، ترموکوپل ممکن است دچار انحراف شود. عواملی مانند قرار گرفتن در معرض دمای بالا، اندازه گیریهای دورهای و بسامد دورههای اندازه گیری میتوانند بر ساختار فلزی سیمهای ترموکوپل تأثیر بگذارند و مسئلهای راجع به اندازهگیری ایجاد کنند. عموماً این انحراف به سمت کاهش دما است. متأسفانه، این انحراف قابل پیشبینی نیست، اما در بازه دمایی ۲۰-۱۰ درجه فارنهایت، خطاهایی وجود دارد که باید در نظر گرفته شود.
ترموکوپل MI فلکسیبل تایپ E برند Konics
برای حل این مشکل، بهترین راهکار این است که ترموکوپل را با یک ترموکوپل جدید و سالم جایگزین کنیم. تجربه کاربران نشان داده است که تنها راه موثر برای رفع این مشکل، تعویض ترموکوپل در فواصل زمانی مشخص است. با توجه به اینکه ترموکوپل یکی از قطعات کلیدی در عملکرد یک وسیله است، تعویض آن با نسخه جدید و عملکرد بهتر، میتواند به بهبود کارایی و عملکرد دستگاه کمک کندترموکوپل، یک ابزار دقیق است که در کاربردهای صنعتی و علمی برای اندازه گیری دما استفاده میشود. قیمت آن نسبت به سایر ابزارهای اندازه گیری دما ارزانتر است، اما به دلیل توانایی در اندازه گیری بازۀ بزرگی از دما، از ۲۰۰- درجه سانتیگراد تا ۱۲۵۰+ درجۀ سانتیگراد، به عنوان یک ابزار ارزشمند محسوب میشود. این بازه دما معادل با ۳۲۸- درجه فارنهایت تا ۲۲۸۲+ درجه فارنهایت است. ترموکوپل به علت دقت و قابلیت کار در بازه دمای وسیع، مورد استفاده قرار میگیرد و به عنوان یک ابزار قابل اعتماد در اندازهگیری دما تلقی میشود. ترموکوپل یک حسگر حرارتی است که به جای اندازه گیری دمای مطلق، اختلاف دما را اندازه میگیرد. این حسگر دارای ساختاری است که دو سیم فلزی با جنس متفاوت به هم متصل شدهاند و اتصال سنجشگر را تشکیل میدهند. سر دیگر این دو سیم به جسمی با دمای معین متصل میشوند که به آن اتصال مرجع میگویند. ترموکوپل بر اساس اصل سیبِک (Seebeck effect) عمل میکند. این اصل بر این اساس است که هرگاه دو اتصال مختلف با دماهای متفاوت به یکدیگر متصل شوند، اختلاف ولتاژی در اتصالها ایجاد میشود. ترموکوپل این ولتاژ را اندازه گیری میکند و با استفاده از یک تابع تبدیل دما، آن را به واحد دما تبدیل میکند. سپس دمای اندازه گیری شده را میتوان روی نمایشگر دستگاه نمایش داد یا به موقعیت دورتری منتقل کرد. ترموکوپلها ابزارهایی کارآمد در اندازه گیری دما هستند، اما ممکن است در برخی موارد خطاهایی در اندازه گیری دما با آنها رخ دهد. در این مقاله، به شش اشتباه رایج در اندازه گیری دما با استفاده از ترموکوپل پرداخته میشود و راهکارهایی برای برطرف کردن این خطاها معرفی میشود.
جمع بندی
ترموکوپل یکی از ابزارهای مهم در اندازه گیری دما است، اما ممکن است خطاهایی در اندازه گیری دما داشته باشد که میتواند به عواملی مانند تغییرات در ویژگیهای ترموکوپل، تفاوت در آلیاژ سیمها، مشکلات سیم رابط ترموکوپل، اتصال ترموکوپل به بیش از یک نقطه در زمین، تغییرات دما در اطراف اتصال مرجع و عمر و سن ترموکوپل برگردد. برای کاهش این خطاها، باید ترموکوپل مناسب را انتخاب کرده، ترموکوپلهای با سیمهای مخصوص و دقت بالا استفاده کرده، اتصال ترموکوپل را در یک نقطه به زمین وصل کرده و تغییرات دما در اطراف اتصال مرجع را کنترل کرد.