ترموكوپل چيست؟
ترموكوپل يك نوع سنسور دما است كه از دو فلز مختلف ساخته شده و براي اندازه‌گيري دما در محدوده‌هاي گسترده‌اي استفاده مي‌شود. ترموكوپل‌ها به دليل دقت بالا، پاسخ سريع و قابليت اطمينان در دماهاي بسيار بالا يا پايين، در صنايع مختلفي از جمله پتروشيمي، فولادسازي، توليد نيرو و صنايع غذايي كاربرد دارند. اين ابزار در انواع مختلفي با قابليت‌هاي گوناگون توليد مي‌شوند كه هر كدام براي كاربردهاي خاصي طراحي شده‌اند. مثلاً، برخي براي كار در دماهاي بسيار بالا و برخي ديگر براي دقت بيشتر در دماهاي پايين‌تر ايده‌آل هستند.
توجه داشته باشيد كه با توجه به انواع ترموكوپل‌هاي موجود در بازار با توانايي اندازه‌گيري دما در دامنه‌هاي مختلف، هنگام خريد ترموكوپل نوعي را انتخاب كنيد كه دقيقاً با اهداف محيط كاري مورد نظر شما سازگار باشد. انتخاب صحيح ترموكوپل مي‌تواند به اندازه‌گيري دقيق و صحيح دما و جلوگيري از هزينه بيشتر كمك كند.
آشنايي با طرز كار ترموكوپل
ترموكوپل، به سادگي و به عنوان يك دستگاه ابتدايي، از اثر ترموالكتريكي در اتصال دو فلز ناهمسان مانند مس و آلياژ كنستانتان براي اندازه‌گيري دقيق دما بهره مي‌برد. اين اثر باعث ايجاد يك اختلاف پتانسيل حدود چند ميلي‌ولت (mV) بين اين دو فلز مي‌شود كه به آن اثر سيبك يا Seebeck مي‌گويند. در نتيجه تشكيل يك گراديان دما در سيم‌هاي رسانا، نيروي محركه الكتريكي توليد مي‌شود و ولتاژ خروجي ترموكوپل به تغييرات دما وابسته است.
در كاركرد ترموكوپل، در صورتي كه دو اتصال در دماي يكسان باشند، اختلاف پتانسيل صفر است. اما با اتصال اين دو فلز در يك مدار و در دماهاي مختلف، ولتاژ خروجي به اندازه تفاوت دما بين دو اتصال تشخيص داده مي‌شود. افزايش دما منجر به افزايش اين تفاوت ولتاژ مي‌شود تا به سطح پيك ولتاژ اتصال‌ها برسد و اين اختلاف دما را مشخص خواهد كرد.
ترموكوپل‌ها از مواد مختلفي ساخته مي‌شوند كه امكان اندازه‌گيري دماهاي بسيار بالا و پايين را فراهم مي‌كنند. با انتخاب گسترده از مواد و بازه‌هاي دما، استانداردهاي رنگي براي ترموكوپل‌ها ايجاد شده است تا كاربران بتوانند سنسور مناسب را انتخاب كنند. برخي از ترموكوپل‌هاي معمول شامل آهن-كنستانتان (نوع J)، مس-كنستانتان (نوع T) و نيكل-كروم (نوع K) مي‌شوند. ولتاژ خروجي اين ترموكوپل‌ها كم است و نياز به تقويت‌كننده (امپلي‌فاير) دارند.
تفاوت انواع ترموكوپل با يكديگر
بطور كلي، با استفاده از دو هادي متفاوت، مي‌توان يكي از انواع ترموكوپل‌ها را ايجاد كرد. در عمل، تنها چند نوع هادي به طور معمول در اين ترموكوپل‌ها به كار مي‌روند كه انتخاب آنها بر اساس پايداري شيميايي، پايداري مواد، قدرت و... انجام مي‌شود.
در صنايع و مصارف مختلف، 9 نوع ترموكوپل استاندارد متداول هستند. نام‌گذاري آنها بر اساس رابطه emf و دماي آنها انجام مي‌شود.
توليدكنندگان از درصد‌هاي متفاوتي از آلياژها براي تهيه اين محصول استفاده مي‌كنند تا پايداري، مقاومت و خواص ترموالكتريكي بيشتري را فراهم كنند و نام‌هاي تجاري مختلفي را بر روي محصولات خود ارائه دهند.
نحوه اتصال ترموكوپل
طول كابل جبران‌ساز ترموكوپل به دليل مقاومت داخلي كم آن در دستگاه‌هاي اندازه‌گيري حائز اهميت است. با اين وجود، استفاده از كابل با طول بيشتر و سطح مقطع كوچك، مي‌تواند مقاومت ترموكوپل يا كابل جبران‌ساز را افزايش دهد. به‌منظور جلوگيري از خطاهاي نمايشگر، مقاومت داخلي مدار ورودي دستگاه اندازه‌گيري بايد حداقل ۱۰۰۰ برابر بيشتر از مقاومت سنسور ترموكوپل باشد. تنها با استفاده از كابل جبران‌ساز با همان خصوصيات ترموالكتريك يا مواد مشابه مي‌توان جلوي ايجاد گشتاور جديد در نقطه اتصال را گرفت؛ در غير اين صورت، ممكن است گشتاور جديدي در اين نقطه ايجاد شود. كابل جبران‌ساز بايد تا نقطه اتصال مرجع گذاشته شود و هنگام اتصال ترموكوپل‌ها، قطبيت را رعايت كنيد.
كاربرد انواع ترموكوپل در صنايع
ترموكوپل‌ها به عنوان سنسورهاي حسگر دما در محيط‌ها و صنايع مختلف مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در زير، موارد استفاده از ترموكوپل‌ها توضيح داده شده است:
-
صنايع فولاد
ترموكوپل‌ها در كوره‌ها و فرايندهايي مانند صنايع فولاد براي كنترل دما و اندازه‌گيري دما در نقاط مختلف استفاده مي‌شوند.
-
صنايع پتروشيمي و گاز
اين سنسورها براي كنترل دما در واحدهاي پالايش نفت و تجهيزات صنعت گاز استفاده مي‌شوند. ترموكوپل‌ها درواقع، در محيط‌هاي خطرناك و با تغييرات دمايي شديد به خاطر پايداري و دقت بالاي اندازه‌گيري دما، معروف هستند.
-
صنايع غذايي
استفاده از ترموكوپل‌ها در دستگاه‌هاي پخت و پز و فرآيندهاي توليد مواد غذايي براي كنترل دما و تضمين بهداشت و كيفيت محصولات مورد توجه قرار گرفته است.
-
صنايع خودروسازي
در تست موتورها، كنترل دما در فرآيندهاي توليد قطعات و آزمايش‌هاي حرارتي از ترموكوپل‌ها استفاده مي‌شود.
-
پزشكي
در تجهيزات پزشكي براي اندازه‌گيري دما در دستگاه‌هاي تشخيصي و تجهيزات جراحي از انواع سنسورهاي حرارتي استفاده مي‌شود.
-
آزمايشگاهي
براي اندازه‌گيري دما در آزمايشگاه‌ها و دستگاه‌هاي تجربي به دليل دقت و قابليت اطمينان بالاي مورد نياز از ترموكوپل‌ها استفاده مي‌شود.
-
فضايي
در مأموريت‌هاي فضايي براي كنترل دما در اجزاي مختلف سيستم‌هاي فضايي از اين سنسورها استفاده مي‌كنند.
-
صنايع الكترونيك و كامپيوتر
در دستگاه‌ها و قطعات الكترونيكي براي كنترل دما و جلوگيري از افت حرارت از ترموكوپل‌ها بهره مي‌برند.
ترموكوپل‌ها به دليل دقت، قابليت اطمينان و عملكرد عالي در شرايط مختلف، در بسياري از صنايع و برنامه‌ها براي اندازه‌گيري دما و كنترل فرآيندهاي حرارتي به كار مي‌روند.
خريد ترموكوپل نامناسب چه عواقبي به دنبال دارد؟
خريد ترموكوپل نامناسب مي‌تواند عواقب جدي در اندازه‌گيري دما و كنترل فرآيندها به همراه داشته باشد. برخي از عواقب احتمالي عبارتند از:
-
عدم دقت در اندازه‌گيري دما
ترموكوپل‌ها با دقت خاصي براي محدوده‌هاي دمايي خود طراحي شده‌اند. خريد نوع نامناسب ممكن است منجر به عدم دقت در اندازه‌گيري دما شود و اطلاعات نادرستي را ارائه دهد.
-
خرابي در شرايط خاص
هركدام از ترموكوپل‌ها براي شرايط خاصي طراحي مي‌شوند؛ بنابراين، استفاده از نوع نامناسب در شرايط خاصي ممكن است به سرعت به خرابي منجر شود.
-
اختلال در كنترل فرآيندها
در صورت استفاده از ترموكوپل نامناسب، كنترل فرآيندهاي حرارتي ممكن است با مشكلات مختلفي مواجه شود و اين موضوع مي‌تواند به اختلال در توليد يا كيفيت محصولات منجر گردد.
-
خطا در اطلاعات نمايشگر
اگر ترموكوپل با توجه به خواص و مشخصات فني نمايشگر انتخاب نشود، ممكن است اطلاعات نمايشگر نادرست باشد و اعتماد به داده‌هاي اندازه‌گيري شده كاهش يابد.
-
خطرات ايمني
در برخي صنايع، استفاده از ترموكوپل نامناسب، به خصوص در محيط‌هاي خطرناك يا با دماهاي بسيار بالا يا پايين، ممكن است به خطرات ايمني منجر شود.
براي جلوگيري از اين مشكلات، مهم است كه ترموكوپل مناسب بر اساس نيازهاي دقيق فرآيند و مشخصات فني محيط انتخاب شود و از تأمين‌كنندگان معتبر خريداري گردد. شما مي‌توانيد جهت انتخاب بهترين ترموكوپل براساس نياز محيط كاري خود با قيمتي عالي و كيفيت بسيار بالا با كارشناسان كار بلد ما در شركت دانش بنيان پاياسنس در ارتباط باشيد.
نتيجه گيري
استفاده صحيح از ترموكوپل براي اندازه‌گيري دما در صنايع مختلف از اهميت به سزايي برخوردار است. انتخاب نوع مناسب و رعايت مشخصات فني ترموكوپل، دقت در اندازه‌گيري دما و كنترل فرآيندها را تضمين مي‌كند و از خطاها در اطلاعات نمايشگر جلوگيري خواهد كرد.
بازدید:
