ترموکوپل را بشناسید

ترموکوپل از 2 کلمه ترمو و زوج تشکیل شده است. ترمو مخفف دماسنج یا ابزاری است که برای اندازه گیری دمای چیزی استفاده می شود. در حالی که خود زوج به این دلیل است که سنسور ترموکوپل از دو کابل از انواع مختلف تشکیل شده است که در یک سر به هم متصل شده اند. این دو کابل با افزایش یا کاهش دما اختلاف پتانسیل ایجاد می کنند. این اختلاف پتانسیل بعداً به عنوان مقدار خود ترموکوپل خوانده می شود.

منبع: https://www.automationdirect.com

با توجه به سایت https://www.thermocoupleinfo.com/ تعریف ترموکوپل سنسوری است که برای اندازه گیری دما استفاده می شود، ترموکوپل از دو سیم ساخته شده از فلزات مختلف تشکیل شده است. سپس دو کابل در یک انتها به هم متصل می شوند تا یک اتصال ایجاد کنند. هنگامی که گره اختلاف دما را تجربه می کند، یک انرژی ولتاژ تولید می شود. سپس این ولتاژ با یک جدول ولتاژ استاندارد تطبیق داده می شود تا مشخص شود که چه دمایی را تجربه می کند.

منبع: https://image.slidesharecdn.com

اصل کار ترموکوپل

اصل کار ترموکوپل بر اساس 3 قانون است. قانون سیبک، قانون پلتیر و قانون تامسون.

    قانون Seebeck

قانون Seebeck بیان می‌کند که وقتی دو فلز غیرمشابه در انتها به هم متصل می‌شوند، نیروی محرکه الکتریکی (emf) تولید می‌کنند. نیروی حاصل از فلزی به فلز دیگر متفاوت خواهد بود.

    قانون پلتیر

قانون پلتیر بیان می‌کند که وقتی دو فلز غیرمشابه به هم نزدیک می‌شوند، بسته به دمایی که دو سر به هم متصل می‌شوند، نیروی EMF تولید می‌کند.

    قانون تامپسون

قانون تامپسون بیان می‌کند که وقتی دو فلز غیرمشابه در کنار هم قرار می‌گیرند، بسته به گرادیان دما و طول هادی‌های دو فلز، نیروی EMF تولید می‌کنند.

از این سه قانون می توان نتیجه گرفت که اصل کار یک ترموکوپل به هم پیوستن دو فلز (کابل) است که مواد تشکیل دهنده متفاوتی دارند که وقتی این فلزات در یک انتها به هم وصل شوند، یک EMF تولید می کند که می تواند مطابق با استانداردها تنظیم شود. بسته به نوع فلز، دمای دریافتی و طول فلز از نوک سنسور تا ابزار اندازه گیری.

انواع ترموکوپل ها و محدوده اندازه گیری آنها

انواع مختلفی از ترموکوپل ها وجود دارد. من فقط به 3 موردی که بیشتر استفاده می شود اشاره می کنم. برای اطلاعات و انواع دیگر کابل های ترموکوپل به لینک زیر مراجعه کنید: https://www.thermocoupleinfo.com/thermocouple-types.htm

    نوع J

ترموکوپل نوع J پرمصرف ترین ترموکوپل در صنعت پتروشیمی است. این به دلیل محدوده اندازه گیری کوتاه آن است و رایج ترین آن 210- درجه سانتی گراد تا 760 درجه سانتی گراد است. ترموکوپل نوع J برای اندازه گیری دمای آب، دمای معمولی هوا، دمای اتمسفر، دمای بخار دمای پایین، دمای میعانات و غیره بسیار مناسب است. مشخصه کلی کابل ترموکوپل نوع J این است که کابل مثبت سفید و کابل منفی قرمز است. مواد تشکیل دهنده کابل های ترموکوپل نوع J عبارتند از Fe (+) و Cu-Ni (-). با این وجود، کابل‌های ترموکوپل نوع J برای اندازه‌گیری دماهای بالا مانند بخار دمای بالا خیلی خوب نیستند، زیرا در صورت استفاده در دماهای بالا، دوام کابل خوب نیست.

برای جدول مرجع نوع J به لینک زیر مراجعه کنید: https://www.thermocoupleinfo.com/pdf/type-j-thermocouple-reference-table.pdf

    نوع K

ترموکوپل نوع K یکی دیگر از ترموکوپل هایی است که در صنعت پتروشیمی نیز کاربرد فراوانی دارد. معمولاً از این نوع ترموکوپل برای اندازه گیری محفظه احتراق مانند بویلرها، ریفرمرها، سوپر هیترها و بخار با دمای بالا استفاده می شود. رنگ کابل ترموکوپل نوع K عموماً زرد برای کابل مثبت و قرمز برای کابل منفی با محدوده اندازه گیری -260 درجه سانتیگراد تا 1200 درجه سانتیگراد است. جنس کابل ترموکوپل Ni-Cr(+) و Ni-Al(-) است.

برای جدول مرجع نوع K به لینک زیر مراجعه کنید: https://www.thermocoupleinfo.com/pdf/type-k-thermocouple-reference-table.pdf

    نوع T

ترموکوپل نوع T معمولاً برای اندازه گیری دمای بسیار سرد استفاده می شود. مواد تشکیل دهنده Cu (+) و Cu-Ni (-) هستند. محدوده اندازه گیری 270- تا 370 درجه سانتی گراد است. رنگ کابل نوع T آبی - قرمز است.

جدول مرجع نوع T:

https://www.thermocoupleinfo.com/pdf/type-t-thermocouple-reference-table.pdf

برای خلاصه ای از جدول مرجع دمای میلی ولت، نمودار زیر را ببینید.

منبع: https://www.thermocoupleinfo.com

خلاصه ای از محدودیت های اندازه گیری ترموکوپل در جدول زیر قابل مشاهده است

منبع: https://www.thermocoupleinfo.com

در زیر خلاصه ای از کدهای رنگ کابل ترموکوپل استاندارد آمده است

منبع: https://www.thermocoupleinfo.com

نصب ترموکوپل

    پروب و غلاف

سنسور ترموکوپل از یک پروب و یک غلاف تشکیل شده است. پروب ها دو نوع مختلف سیم ترموکوپل هستند که در یک سر به هم وصل شده اند. معمولا این کاوشگر به محافظ نیاز دارد، حالا این محافظ است؟