کارکرد ترموکوپل

ترموکوپل به عنوان مانعی بین محیط فرآیند و سنسورحسگردستگاه اندازه گیری دما عمل میکند.این مانع سنسور را دربرابرمحیط فرآیند مراقبت وهمچنین محیط تحت فشار یا جریان با سرعت زیاد را تحت محافظت قرار می دهد. ترموول اجازه می دهد تا حسگر دما از سیستم به منظور تعمیرات به راحتی جدا شود.

کاربرد ترموکوپل در محصولات

ترمووکوپل در محصولاتی مثل : ابزار هایی که دقت بالایی دارند، ابزارهای کنترل دما، دما  سنج ها و ضبط کننده های دما استفاده می شود و کاربرد دارند.

اتصالات:ترموکوپل ها در انواع مدل های اتصال کاربرد دارند، بیشترین کاربرد ترموول در اتصلات دنده ای است و بیشترین کاربرد را دارد.انواع اتصال فلنجی سوکت ولد، جوشی، فلنجی اف ار نیز موجود است.ترموکوپل های بیمتال با اتصال سایز2/1 ارائه می شوند تا بتواند فشار را در داخل ترموولها کاهش دهند.

انواع اتصالات ترموکوپل

:U-LENGTH

(طول نفوذ) یک ترموول نشانگر عمق قرارگیری آن در انجام یک فرآیند یا سیستم لوله کشی است و از نوک ترموکوپل تا سمت زیر دنده ها اندازه گیری می شود.طول نفوذ باید مساوی یا بیشتراز طول قسمت حساس استم یا بالب ابزار دما باشد.

:SHANK

ترموکوپل در پیکر بندی های پلکانی، مخروطی و مستقیم وجود دارد.ترموول های پله ای به طور معمول درکاربردهای استاندارد استفاده می شوند.ترموکوپل های مخروطی برای استفاده در کاربردهای سنگین طراحی شده اند.ترموول های ساقه مستقیم برای استفاده با ابزاری طراحی شده اند که قطر ساقه وسیع و طول ساقه کوتاه دارند.

:LAGGING EXTENSION

ترموکوپل هایی با دنباله لگینگ در مواردی که عایق بندی،مخزن یا سیستم لوله کشی را پوشش میدهند کاربرد دارد. اندازه گیری دقیق و اتصالات سریع و بدون نقص بخشی از وظایت ترموکوپل های این بخش هستند.

از چه نوع متریالی برای ساخت ترموکوپل  استفاده کنیم؟

ترموکوپل دربرابردستگاه ها درهنگام فشار، نیروهای ناشی از جریان و اثرات شیمیایی محافظت میکند. به طور معمول یک ترموکوپل از میله فلزی ساخته می شود که برای قرار گرفتن سنسور دما تهیه شده و برای نصب ان از پیچ یا فلنج استفاده می شود.انتهای داخلی ترموکوپل ممکن است دارای قطر کاهش یافته باشد تا سرعت پاسخ را بهبود ببخشد.

انتخاب مواد ترموکوپل به شرایط فرآیندی مانند:مایعات خورنده اندازه گیری بستگی دارد؛ برای فشارها و درجه حرارت های پایین، ممکن است از تفلون برای ساخت یک ترموکوپل استفاده شود.

در مواردی که دما زیاد و اختلاف فشار کم است، ممکن است از یک لوله محافظ با ذیک سنسورترموکوپل لخت استفاده شود. این مواد برای جلوگیری از حمله شیمیایی پلاتین یا سایر عناصر ترموکوپل از آلومین ساخته شده اند و در صورت نیاز به حفاظت بیشتر؛ممکن است به نوبه خوددر یک لوله محافظ خارجی کاربید سیلیکون قرار بگیرند.

از آنجا که جرم ترموکوپل باید تا دمای فرآیند گرم شود و از آنجا که دیواره های ترموکوپل گرما را از فرآیند خارج میکنند، دقت و سرعت پاسخ سنسور تحت تاثیر قرار میگیرد.

ترموکوپل ها به طور معمول در سیستم های لوله کشی نصب می شوند و تحت هر دو نیروی هیدرواستاتیک و آیرودینامیکی قرار دارند. ریزش گرداب مهمترین نگرانی برای ترموکوپل ها در کاربردهای جریان متقابل است و قادر است ترموول را به رزونانس مجبور کند و احتمال خرابی نه  تنها ترموکوپل بلکه حسگر دما را نیز دارد.شرایط برای رزونانس ناشی از جریان، معمولا بر طراحی ترموکوپل جدا از درجه دفشار و مواد ساختاری ان، حاکم است.

انتخاب ترموکوپل مناسب

ترموکوپل یک محفظه ی مقاوم در برابر فشار می باشد که برای محافظت از حسگر دما در برابر شرایط سخت به کار گرفته می شود. هرگونه خرابی یا آسیب به ترموکوپل پتانسیل ایجاد مخاطرات انسانی،زیست محیطی و وارد کردن خسارت مالی به واحد صنعتی به دلیل نشست سیال فرآیند، لزوم توقف فرآیند یا آسیب به تجهیزات دیگر را دارد.تعیین پارامترهای آن یکی از وظایف مهم مهندس ابزار دقیق محسوب می شود.

گزینه های مهم در انتخاب ترموکوپل

گزینه های مهم و تعیین کننده در انتخاب ترموکوپل عبارتند از:

1. تعیین جنس:

 جنس ترموکوپل با توجه به ویژگی های سیال فرآیند تعیین می شوند؛ این ویژگی ها شامل دمای سیال، سولفورداربودن سیال، قابلیت اکسید کنندگی سیال، مقاومت ماده مورد نظر در مقابل فشار وارده از سمت سیال  و مقاومت در برابرسایش می باشد که اینها دلایل مهم و اولیه برای انتخاب ترموول هستند.

1. تعیین نوع بدنه:

ترموکوپل در 3 نوع مستقیم ، پله ای و مخروطی ساخته می شوند.با توجه به اینکه ترموکویل پله ای دارای ثابت زمانی کمتری نسبت به دو نوع دیگر است، در مواقعی که نیاز به پاسخدهی سریع داشته باشیم مورد استفاده قرار میگیرد.

ترموکوپل مخروطی با توجه به ساختار خود دارای فرکانس تشدید بالاتری نسبت ترموکوپل مستقیم با ابعاد مشابه است.  بنابراین در مواقعی  که سرعت سیال عبوری از لوله زیاد باشد، انتخاب مناسبی است.

      3.تعیین طول مناسب:

برای انتخاب طول مناسب، در ابتدا حداقل طول مورد نیاز برای ترموکوپل را تعیین کنید. این معمولا  این طول توسط سازنده ی حسگر دما پیشنهاد می شود.

     4.تعیین نوع اتصال ترموکوپل به خط :

برای اتصال ترموکوپل به لوله می توان از یکی از 3 روش معمول فلنجی، پیچی و جوشی استفاده کرد.

تعیین رنوع اتصال ترموکوپل به خط لوله با توجه الزامات پایپینگ انجام می شود. ویژگی های اتصال نظیر اندازه ونوع رزوه در ترموکوپل پیچی، اندازه و نوع فلنج در ترموکوپل فلنجی با توجه به نیازمندی های پروژه ومشخصات حسگر دما تعیین می شود.

البته انواع دیگری از اتصال هم وجود دارند که در صنایع بزرگ و اصلی ایران نظیرنفت و گاز، صنایع معدنی کاربردری ندارند.

    5.تعیین قطر مجرای داخلی:

ترموکوپل جایی است که ساقه ی حسگر دما در درون آن قرار می گیرد.اگرچه برخی از سازندگان اندازه های متفاوتی برای قطر سوراخ ارائه میدهند؛ اما مقادیر استاندارد برای قطر سوراخ 0.260 اینچ و 0.385 اینچ می باشند.

ترموکوپل های با قطر سوراخ 0.260 اینچ برای حسگرهای دمای با قطر ساقه حداکثر0.252 اینچ و ترموکوپل های با قطر سوراخ 0.385 اینچ برای حسگر های دمایی با قطر ساقه حداکثر 0.377 اینچ کاربرد دارند.بنابراین برای تعیین قطر سوراخ ترموکوپل باید قطر ساقه حسگر دما مشخص شود.

انواع ترموکوپل از لحاظ روش نصب:

1.ترموکوپل اتصال رزوه ای یا دنده ای

2.ترموکوپل اتصال جوشی

3.ترموکوپل اتصال فلنجی

ترموکوپل یک اتصال استوانه ای می باشد که برای محافظت از سنسور دما نصب می شود که یک انتها بسته و انتهای دیگر آن باز می باشد.

انتهای بسته در جریان فرآیند قرار می گیرد و حسگر دما که یک ترموکوپل یا سنسور مقاومتی یا دماسنج می باشد، درون انتهای باز می باشد. سنسورهای دما معمولا توسط فنر به ترموکوپل نصب می شوند؛ تا از اتصال سنسور با ترموکوپل اطمینان حاصل گردد. انتهای باز ترموکوپل معمولا در هوای آزد خارج از لوله کشی فرایند قرار میگیرد و درصورت خرابی سنسور، میتوانیم آن را به راحتی و بدون تخلیه مخزن یا لوله ، تعویض کرد.

مزایای ترموکوپل:

1. حفاظت از سنسور در برابر فرسایش، خوردگی ،لرزش و فشار

      2.جدا کردن آسان سنسور اندازه گیریبدون نیاز به جریان سیال

اجزای تشکیل دهنده ترموکوپل:

1.قطر داخلی ترموکوپل

2.ضخامت نوک ترموکوپل

3.قطر پایه

4.عمق داخلی ترموکوپلل(طول ترموکوپل)

5.طول الحاقی

6.طول فرورفتگی

7.قطر نوک ترموول

در نتیجه تقریبا تمام اندازه گیری های دقیق دما زمانی صورت می پذیرد که سنسور دما در ارتباط مستقیم با جریان فرآیند باشداین جریان فرآیندی میتواند خورنده یا فرسایشی بوده و باعث تخریب سریع سنسور بدون پوشش گردد، یک راه معمول برای جلوگیری از این مساله استقاده از ترموکوپل می باشد. ترموکوپل در ابزارهایی که نیاز به دقت و زمان بندی بالا دارند کاربرد های مهم و تاثیر گذار دارد، مثل دما سنج.