0

برق، کنترل، ابزار دقیق، مخابرات

اندازه گیری دما با ترموکوپل و نکات خرید ترموکوپل

دی ۲, ۱۳۹۳ در ۹:۴۳ ب.ظ


بررسی سیستم اندازه گیری دما با ترموکوپل

دوره آنلاین طراحی نیروگاه با نرم افزار ThermoFlow
دوره آنلاین طراحی سه بعدی واحدهای فرایندی با نرم افزار PDMS
دوره آنلاین شبیه سازی مخازن نفت با نرم افزار Eclipse

وقتي انتهاي دو سيم كه از فلزات مختلف تشكيل يافته اند، بهم وصل شده و حرارت داده شود، اختلاف پتانسيلي بين دو سيم بوجود خواهد آمد. اختلاف پتانسيل بوجود آمده تابعي از دماي اتصال و جنس دو فلز خواهد بود. اين پديده توسط سيبك كشف گرديده و به آن پديده سيبك گفته ميشود. اختلاف پتانسيل بوجود آمده نيز، نيروي محركه سيبك ناميده ميشود. از اين پديده در ترموكوپلها براي اندازه گيري دما استفاده ميشود. به عبارت ديگر يك ترموكوپل از دو سيم مختلف تشكيل يافته و ولتاژ ايجاد شده در اثر اختلاف دماي دو سر آن اندازه گيري ميشود. ترموكوپلها از فلزات مختلفي ساخته ميشوند و بر اساس نوع فلز استفاده شده نامهاي مختلفي دارند. مثل ترموكوپل نوع J كه از فلزات آهن-كنستانتن تشكيل يافته يا ترموكوپل نوع T كه از مس-كنستانتن تشكيل يافته است.

براي تغييرات كم دما، ولتاژ سيبك خروجي بطور خطي متناسب با دماست. ولي رابطه بين دما و ولتاژ توليدي براي ترموكوپلهايي كه براي بازه وسيعتري از دما استفاده مي شوند، تا حدودي غيرخطي مي باشد. براي هر نوع ترموكوپل نمودارهايي وجود دارد كه رابطه بين ولتاژ توليدي و دماي اندازه گيري را نشان مي دهد.

براي اندازه گيري دما توسط ترموكوپل، اتصال اندازه گيري آن در محيط مورد نظر قرار داده ميشود. اتصال اندازه گيري نقطهاي است كه دو سيم فلزي به هم ميرسند. اين دو سيم يا توسط لحيم و يا با جوشكاري به هم متصل ميشوند. براي محافظت مكانيكي ترموكوپل، دور سيمها يك پوشش فلزي وجود دارد و فضاي بين ترموكوپل و پوشش فلزي توسط سيماني عايق پر شده است.

وقتي سيمهاي ترموكوپل به هم لحيم ميشوند يك فلز سوم به مدار ترموكوپل وارد ميشود. تا زماني كه دما در دو سمت فلز لحيم يكسان باشد، وجود لحيم خطايي بوجود نمي آورد و فقط ماكزيمم دماي قابل اندازه گيري را كاهش ميدهد. براي اندازه گيري دماهاي بالا از ترموكوپل با اتصال جوش داده بالا استفاده مي گردد. ترموكوپلها داراي استحكام بيشتري نسبت به RTD ها و ترميستورها ميباشند و دامنه اندازه گيري آنها بيشتر است. اما عمده ترين مزيت در اين وسايل، محدوده دمايي وسيع، قيمت پايين و دوام مكانيكي بالاي آنهاست. ولي متاسفانه اين گروه از ابزارهاي اندازه گيري رفتارغيرخطي و حساسيت پايين دارند. همچنين در معرض اغتشاش الكتريكي نيازمند تنظيم نقطه مرجع مي باشند.


به هنگام خرید ترموکوپل رعایت چه نکاتی ضروری است؟

خرید ترموکوپل از جمله مواردی است که در آن لحظه اکثر خریداران هیچ گونه اطلاعاتی در مورد آن ندارند و فقط قصد خرید یک ترموکوپل را دارد در این مقاله آموزشی تصمیم داریم تا ۷ نکته مهم که تمام خریداران باید از آن اطلاع داشته باشند را ذکر کنیم ، همانطور که قبلا در مورد انواع روش های اندازه گیری دما صحبت کردیم سنسورهای مختلفی برای اندازه گیری دما وجود دارد که برای پروسه های مختلف و شرایط متفاوت مجاز به استفاده از برخی از آنها هستیم،یکی از آنها سنسورهای دمای ترموکوپل می باشد.

لذا جهت خرید ترموکوپل باید اطلاعاتی از قبل داشته باشیم تا در هنگام خرید و یا بعد از خرید دچار مشکلات در اندازه گیری مقدار دما و یا دقت آن نداشته باشیم.

۱- بازه دمایی ترموکوپل

اولین موضوعی که در هنگام خرید ترموکوپل باید به آن توجه کرد بررسی پروسه و پروژه مورد نظر می باشد که باید بدانیم مقدار دمایی که در آن پروژه باید اندازه گیری شود چه مقدار می باشد .  برای مثال اگر قصد اندازه گیری دمای یک سردخانه  ، فریزر صنعتی ، گلخانه ، کوره مذاب ، کوره سرامیک را دارید باید به چند نکته توجه کنید

  • آیا نیاز به اندازه گیری دمای منفی دارید
  • حداکثر مقدار دمای پروسه چقدر است

اگر شما قصد اندازه گیری دمای منفی را دارید باید تایپی از ترموکوپل انتخاب نمایید که برای آن بازه مناسب تر خواهد بود و اگر قصد اندازه گیری دما بالای صفر درجه را دارید باید تایپی از ترموکوپل را انتخاب نمایید که به درجه حرارتی که شما قصد اندازه گیری آن را دارید نزدیک باشد.

جدول بازه دمایی ترموکوپل ها

بازه دمای ترموکوپل تاثیر بسیر زیادی در طراحی آن دارد،معمولا در ترموکوپل هایی که مقدار دمای آنها بالای ۱۲۰۰ درجه می باشد از چند لایه سرامیک داخلی استفاده میکنند. تا طول عمر ترموکوپل بالا برود.

۲- قطر غلاف ترموکوپل

از دیگر مواردی که در هنگام خرید سنسورهای دمای ترموکوپل باید به آن توجه کرد قطر غلاف می باشد،بسته به این که طریقه نصب شما به چه صورت می باشد قطر غلاف ترموکوپل مهم می باشد.از این رو ترموکوپل ها در سایز های مختلفی تولید می شوند که بسته به نیاز خریدار از همان سایز استفاده می شود.

ترموکوپل با قطر غلاف های متفاوت

همانطور که در تصویر بالا مشاهده می نمایید قطر غلاف های ترموکوپل متفاوت بوده ،البته تمام ترموکوپل هایی که در تصویر بالا نشان داده شده است از نوع فلکسی بوده،این نوع ترموکوپل ها به صورت آماده در کمپانی تهیه شده و فقط در هنگام ساخت ابتدای ۲ سیم غیر همجنس را به هم جوش می دهند .

۳- طول غلاف ترموکوپل

یکی از نکات مهم در هنگام خریداری و سفارش ترموکوپل طول غلاف می باشد،اندازه غلاف از ابتدای غلاف تا محل اتصال غلاف را طول غلاف می گویند.نکته ای که باید به آن توجه کرد مقدار قرار گیری غلاف در داخل سیالی که دمای آن باید اندازه گیری شود، معمولا ۱۰ برابر قطر غلاف را در داخل محل اندازه گیری دمای آن قرار می دهد یعنی اگر قطر غلاف ترموکوپل ۶ میلیمتر بوده باید به اندازه ۶ سانتی متر از ترموکوپل را به داخل محل اندازه گیری قرار داد.

طول ترموکوپل

۴- اتصالات ترموکوپل

نصب ترموکوپل از موارد مهم و اساسی در اندازه گیری دمای صحیح می باشد از این رو اتصال های ترموکوپل یا  process connectionهای آنها از موارد مهم در مرحله خرید ترموکوپل می باشد.

اتصالات ترموکوپل ها انواع مختلف دارد

  • دنده ای یا پیچی
  • فلنجی
  • پرتابل و دستی
  • اتصال سطحی

ترموکوپل با اتصالات دنده ای

ترموکوپل با اتصالات دنده ای

ترموکوپل با اتصالات سطحی

ترموکوپل با اتصالات فلنجی

در تصاویر بالا نقشه های ترموکوپل ها با اتصالات مختلف را مشاهده می نمایید و در زیر تصاویری از ترموکوپل های ساخته شده را برای شما قرار خواهیم داد.

۵- جنس غلاف ترموکوپل

از دیگر موارد مهم در زمان خرید و سفارش ترموکوپل انتخاب آلیاژ غلاف ترموکوپل می باشد که باید براساس محل قرار گیری ترموکوپل و نوع سیال که آیا خورندگی دارد یا خیر ، اسیدی می باشد یا خیر و یا قابلیت اکسید شدن دارد یا نه ،بهترین آلیاژ و نوع غلاف را انتخاب کنیم.جنس غلاف ترموکوپلی که قرار است در کوره آجر نصب شود با ترموکوپلی که در کوره سیمان نصب شود متفاوت است.

جنس غلاف ترموکوپل ها

  • استیل ۳۰۴ – ۳۱۰ – ۳۱۶ – ۳۱۶L
  • سرامیکی (آلسینت – پیتوگراس)
  • اینکونل ۶۰۰ – اینکولوی ۸۰۰
  • سیلیکون کاربید
  • و…

هرکدام از موارد بالا کاربرد خاص خودشان را در اندازه گیری دما و سیالات مختلف دارند. برای مثال از سرامیکی زمانی استفاده می شود که قصد اندازه گیری محیط هایی که شوک های دمایی وجود دارد مناسب بوده لذا در برابر اکسید شدن در محیط هایی که گازهای خوردنده با رطوبت بالا وجود دارد مقاومت بهتری دارد.

۶- سیگنال خروجی ترموکوپل

از دیگر موارد مهم در هنگام سفارش برای خرید یک ترموکوپل نوع سیگنال خروجی ترموکوپل می باشد ، انتخاب نوع سیگنال خروجی بستگی به کنترلر و فاصله کنترلر تا سنسور دما وجود داره.در بسیاری از موارد برای اتصال خروجی ترموکوپل به plc ها از ترانسمیترهای هدمونت و یا ریل مونت استفاده میکنند تا سیگنال خروجی ترموکوپل که به صورت ولتاژی در حد ۵۰ میلی ولت می باشد را تبدیل به سیگنال جریانی ۴ تا ۲۰ میلی آمپر تبدیل کند.

مزیت سیگنال جریانی نسبت به ولتاژی به شرح زیر است

  • نویز پذیری کم به دلیل جریانی بودن
  • طول کابل بیشتر نسبت به ولتاژی
  • دقت بیشتر

اگر فاصله ترموکوپل به کنترلر و یا نمایشگر کم باشد و در مسیر سیم کشی سیم های قدرت ، تجهیزات الکترنیکی فرکانس بالا مثل اینورتر و سافت استارتر وجود نداشته باشد شما میتوانید بدون نیاز به ترانسمیتر سیگنال را توسط کابل های جبران ساز انتقال دهید.

سیم های جبران ساز برای ترموکوپل

 


برچسب‌ها,


آموزشهای مرتبط زیر را نیز حتما مطالعه نمایید:

ما به نظرات پیشنهادی، انتقادی و حمایتی شما نیاز داریم، چند کلمه برایمان بنویسید: