علل خرابی ترموکوپل‌ها و روش‌های تست آن‌ها

تشخیص عیب‌یابی ترموکوپل: رایج‌ترین علل خرابی و روش‌های عملی تست عملکرد سنسور

ترموکوپل شما چرا از کار افتاده است؟ آشنایی با دلایل خرابی رایج (خوردگی، نویز، خزش) و تکنیک‌های تست ولتاژ خروجی برای تأیید عملکرد صحیح سنسور.

عمر مفید ترموکوپل: تحلیل خرابی‌های رایج

ترموکوپل‌ها به دلیل طراحی ساده و عدم وجود قطعات متحرک، معمولاً طول عمر بالایی دارند، اما در معرض چندین نوع خرابی هستند که می‌تواند اندازه‌گیری‌های دما را مختل کند. تشخیص زودهنگام این خرابی‌ها برای جلوگیری از آسیب به المنت‌های حرارتی و کل فرآیند تولید، حیاتی است.

اصلی‌ترین مکانیزم‌های خرابی

۱. خوردگی و آلودگی شیمیایی (Corrosion and Contamination)

این شایع‌ترین دلیل خرابی در محیط‌های سیال است. مواد شیمیایی می‌توانند به مرور زمان ساختار فلزی سیم‌ها را تغییر دهند (به خصوص در ترموکوپل‌های نوع J و T).

اثر: تغییر در ترکیب شیمیایی فلز، منحنی ولتاژ-دما سنسور را تغییر می‌دهد که منجر به “رانش” (Drift) یا قرائت نادرست می‌شود، حتی اگر مدار باز نشود.

۲. خزش حرارتی و اکسیداسیون (Thermal Creep and Oxidation)

در دماهای بسیار بالا (بالای ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد)، سیم‌های ترموکوپل مستعد خزش هستند. این فرآیند باعث تغییر اندازه دانه‌های فلزی و در نتیجه تغییر در هدایت الکتریکی و ضریب سیبک می‌شود.

نتیجه: تغییر دائمی در ولتاژ خروجی در یک دمای ثابت؛ این حالت اغلب در نوع K که در مرزهای دمایی خود کار می‌کند، مشاهده می‌شود.

۳. خرابی الکتریکی (شکست سیم یا اتصال)

این خرابی معمولاً به دو صورت رخ می‌دهد:

اتصال کوتاه (Short Circuit): در اثر فشار مکانیکی یا خرابی عایق، دو سیم مثبت و منفی با هم تماس پیدا می‌کنند. این حالت معمولاً منجر به قرائت ولتاژ صفر یا نزدیک به صفر می‌شود.
مدار باز (Open Circuit): شکستگی فیزیکی سیم به دلیل ارتعاش یا تنش حرارتی مکرر. این حالت منجر به قرائت حداکثر یا حداقل سنسور (یا خطای “Open Loop”) می‌شود.

روش‌های تست و عیب‌یابی ترموکوپل

برای تأیید سلامت ترموکوپل، می‌توان از تجهیزات تخصصی یا مولتی‌مترهای دقیق استفاده کرد:

۱. تست ولتاژ خروجی در دمای مرجع (Cold Junction Test)

اگر ترموکوپل از سیستم خارج شده باشد:

جوش سرد (اتصال سیم‌های ترموکوپل به سیم‌های رابط کنترولر) را در دمای مرجع ثابت (مثلاً ۰°C با استفاده از حمام یخ) نگه دارید.
با استفاده از یک جدول استاندارد (مثلاً برای نوع K)، انتظار می‌رود ولتاژ خروجی بسیار نزدیک به صفر باشد. هرگونه ولتاژ غیرمنتظره (مثلاً چند میلی‌ولت) نشان‌دهنده خرابی یا آلودگی داخلی است.

۲. تست با استفاده از منبع حرارت کنترل شده

این روش بهترین روش برای تشخیص خزش یا خوردگی است:

ترمومتر کالیبره شده را در کنار ترموکوپل مورد تست قرار دهید (در یک حمام روغن یا کوره با نرخ گرمایش ثابت).
همزمان ولتاژ خروجی ترموکوپل را با یک مولتی‌متر دقیق اندازه‌گیری کنید.
ولتاژ اندازه‌گیری شده را با منحنی استاندارد نوع مربوطه مقایسه کنید. ناپایداری در خوانش ولتاژ با تغییرات دمای آرام، یا انحراف مداوم از منحنی استاندارد، نشان‌دهنده خرابی است.

در صورت تشخیص خرابی، تعویض ترموکوپل معمولاً مقرون به صرفه‌تر از تلاش برای کالیبراسیون مجدد آن در محیط‌های صنعتی است.

• المنت میله ای

• المنت سوپرهیتر

• المنت کوره های برقی

• المنت تشک برقی