Cặp nhiệt điện là một yếu tố đo nhiệt độ thường được sử dụng trong ngành công nghiệp, sự thất bại của nó sẽ trực tiếp dẫn đến độ lệch đo nhiệt độ hoặc thậm chí thất bại, các loại lỗi phổ biến có thể được chia thành ba chiều chính theo "thiệt hại của chính yếu tố" "truyền tín hiệu bất thường" "ảnh hưởng nhiễu môi trường". Mỗi lỗi có đặc điểm biểu hiện rõ ràng và nguyên nhân gây ra, cụ thể như sau:
I. Thất bại của chính yếu tố cặp nhiệt điện (loại lỗi cốt lõi)
Cốt lõi của cặp nhiệt điện là "hai dây điện cực của vật liệu khác nhau", tính toàn vẹn vật liệu của nó, chất lượng hàn trực tiếp xác định hiệu suất đo lường, lỗi thường gặp bao gồm:
1. Dây phá vỡ nhiệt điện cực (lỗi thường gặp nhất)
Đặc điểm biểu hiện:
Các phép đo nhảy đến "vô cực" (hiển thị lỗi của thiết bị, chẳng hạn như "OL" hoặc "Err"), hoặc các phép đo thấp hơn nhiều so với nhiệt độ thực tế (chỉ một phần dây điện cực còn lại sau khi đứt dây và không thể tạo thành vòng lặp nhiệt điện hoàn chỉnh).
Nguyên nhân thường gặp:
Lão hóa nhiệt độ cao: làm việc lâu dài trong môi trường gần hoặc vượt quá nhiệt độ định mức của dây điện cực (chẳng hạn như cặp nhiệt điện loại K sử dụng lâu dài trên 1200 ℃), dây bị gãy do quá trình oxy hóa nhiệt độ cao, giòn;
Rung động cơ học: khi lắp đặt trên máy bơm, máy nén và các thiết bị rung khác, dây điện cực bị gãy mỏi do tác dụng căng thẳng lặp đi lặp lại (đặc biệt là các cặp nhiệt điện không cố định đệm);
Thiệt hại ăn mòn: Trong môi trường ăn mòn như axit mạnh, kiềm mạnh, sunfua và các chất khác (chẳng hạn như nồi phản ứng hóa học), dây điện cực bị ăn mòn mỏng và cuối cùng bị gãy (chẳng hạn như nhiệt điện loại J gặp H₂S dễ bị "giòn lưu huỳnh").
Cảnh điển hình:
Cặp nhiệt điện loại K của lò sưởi trong nhà máy lọc dầu, do nhiệt độ cao 900-1100 ℃ trong một thời gian dài và bị ảnh hưởng bởi rung lò, dây bị đứt thường xảy ra sau 1-2 năm sử dụng.
2. Hàn kém ở đầu nhiệt (đầu đo)
Đặc điểm biểu hiện:
Giá trị đo dao động lớn (tiềm năng nhiệt không ổn định), hoặc giá trị đo thấp (điện trở tiếp xúc với điểm hàn quá lớn, mất tiềm năng nhiệt), không có tín hiệu đầu ra khi nghiêm trọng.
Nguyên nhân thường gặp:
Khuyết điểm của quá trình hàn: không hợp nhất (hàn giả) khi hàn ở đầu nóng, sự hiện diện của lỗ khí hoặc xỉ kẹp, dẫn đến tiếp xúc kém giữa dây điện cực và điểm hàn;
Oxy hóa nhiệt độ cao: vật liệu hàn điểm (chẳng hạn như hàn thiếc, hàn bạc) bị oxy hóa ở nhiệt độ cao, tạo thành một lớp oxy hóa, tăng sức đề kháng tiếp xúc;
Va chạm cơ học: Vô tình chạm vào đầu nóng khi lắp đặt hoặc bảo trì, làm cho điểm hàn rơi ra hoặc nứt.
Cảnh điển hình:
Cặp nhiệt điện hàn bằng tay (chẳng hạn như cặp nhiệt điện loại T trong phòng thí nghiệm), nếu nhiệt độ không đủ khi hàn, dễ bị hàn giả, dữ liệu dao động với độ rung nhẹ khi đo.
3. ăn mòn hoặc ô nhiễm dây điện cực
Đặc điểm biểu hiện:
Độ chính xác của phép đo giảm (trôi dạt tiềm năng nhiệt), giá trị đo dần thấp hơn sau khi sử dụng lâu dài, hoặc dao động bất thường xảy ra.
Nguyên nhân thường gặp:
Ăn mòn phương tiện truyền thông: sau khi ống bảo vệ cặp nhiệt điện bị hỏng, môi trường ăn mòn (như axit clohydric, axit nitric, muối nóng chảy) tiếp xúc trực tiếp với dây điện cực, dẫn đến sự ăn mòn của vật liệu dây (như cặp nhiệt điện loại E có khả năng chống ăn mòn yếu và dễ bị xói mòn bởi môi trường axit);
Ô nhiễm nhiệt độ cao: trong môi trường nhiệt độ cao có chứa carbon, lưu huỳnh (chẳng hạn như lò hơi), bề mặt dây điện cực gắn carbon đen, sunfua, ảnh hưởng đến việc sản xuất bình thường tiềm năng nhiệt;
Thất bại oxy hóa: Trong môi trường oxy hóa nhiệt độ cao, một lớp oxy hóa hình thành trên bề mặt dây điện cực (chẳng hạn như dây niken-crom của cặp nhiệt điện loại K sau khi oxy hóa tạo ra Cr₂O₃, cản trở sự dẫn điện tử).
Cảnh điển hình:
Trong nồi phản ứng axit của doanh nghiệp hóa chất, nếu ống bảo vệ cặp nhiệt điện bị nứt do va chạm, môi trường axit clohydric xâm nhập sẽ ăn mòn dây điện cực của cặp nhiệt điện loại E, độ lệch đo xảy ra trong vòng 1-3 tháng.
4. Cặp nhiệt điện "lão hóa" thất bại
Đặc điểm biểu hiện:
Thế năng nhiệt điện giảm dần, giá trị đo chậm trong thời gian dài và trôi dạt một lần nữa trong thời gian ngắn sau khi hiệu chuẩn, không thể khôi phục độ chính xác.
Nguyên nhân thường gặp:
Tuổi thọ nhiệt độ cao lâu dài: dây điện cực trải qua những thay đổi về cấu trúc tinh thể ở nhiệt độ cao (chẳng hạn như sự phát triển của hạt, khuếch tán nguyên tố), dẫn đến các đặc tính nhiệt điện lệch khỏi tiêu chuẩn ban đầu (chẳng hạn như sử dụng cặp nhiệt điện loại S trong thời gian dài trên 1400 ℃, sự khuếch tán thành phần của dây platinum rhodium và dây platinum tăng lên);
Tác động môi trường: Trong môi trường chứa hydro, carbon monoxide, vật liệu dây điện cực bị "đầu độc" (chẳng hạn như khí hydro xâm nhập vào dây bạch kim, thay đổi tính chất nhiệt điện của nó);
Vượt quá tuổi thọ thiết kế: cặp nhiệt điện có tuổi thọ định mức (chẳng hạn như cặp nhiệt điện loại K sống khoảng 2000 giờ ở 800 ℃), sau khi vượt quá các đặc tính nhiệt điện chắc chắn sẽ suy giảm.
Cảnh điển hình:
Cặp nhiệt điện loại S (platinum rhodium 10-platinum) được sử dụng trong lò gốm, hoạt động lâu dài ở nhiệt độ cao 1500 ℃, sau 2-3 năm do sự lão hóa của dây platinum rhodium, giá trị đo thấp hơn 50-100 ℃ so với nhiệt độ thực tế.
II. Thất bại của vòng truyền tín hiệu
Tín hiệu của cặp nhiệt điện (tiềm năng nhiệt) cần được truyền đến dụng cụ hiển thị bằng dây dẫn bù, thiết bị đầu cuối, v.v., vấn đề của vòng truyền dẫn có thể dẫn đến mất tín hiệu hoặc gián đoạn, lỗi thường gặp bao gồm:
1. Bồi thường lỗi lựa chọn dây dẫn hoặc kết nối không đúng cách
Đặc điểm biểu hiện:
Các phép đo có độ lệch đáng kể (thường là thấp hoặc cao cố định) và độ lệch thay đổi theo nhiệt độ môi trường xung quanh (chẳng hạn như nhiệt độ môi trường xung quanh tăng, độ lệch tăng).
Nguyên nhân thường gặp:
Mô hình không phù hợp: bù đắp cho vật liệu dây dẫn không chính xác (chẳng hạn như cặp nhiệt điện loại K với dây dẫn bù loại E), hoặc ngược lại cực dương và âm (bù "+"-"của dây dẫn so với"+"-" của cặp nhiệt điện, tạo ra tiềm năng nhiệt đảo ngược, bù đắp một phần tín hiệu);
Thông số kỹ thuật không phù hợp: bù đắp diện tích mặt cắt dây quá nhỏ (chẳng hạn như truyền tín hiệu hơn 100 mét với dây dẫn 0,5mm²), dẫn đến điện trở đường dây quá lớn và tổn thất tiềm năng nhiệt điện;
Thay thế dây dẫn không bù: Thay thế dây dẫn bù bằng dây đồng thông thường, vì dây dẫn thông thường và vật liệu dây điện cực cặp nhiệt điện khác nhau, tạo ra điện thế nhiệt bổ sung khi nhiệt độ môi trường thay đổi, đưa ra lỗi.
Cảnh điển hình:
Dây bù cho cặp nhiệt điện loại K trong xưởng được thay thế bằng dây đồng do mua sai. Khi nhiệt độ môi trường từ 20 ° C đến 40 ° C, giá trị đo thấp hơn 15-20 ° C so với nhiệt độ thực tế.
2. Tiếp xúc thiết bị đầu cuối kém hoặc oxy hóa
Đặc điểm biểu hiện:
Các phép đo dao động mạnh (chẳng hạn như nhiệt độ hiển thị lặp đi lặp lại trong ± 5 ℃) hoặc đột ngột nhảy sau khi rung và tạm thời phục hồi sau khi cắm lại dây.
Nguyên nhân thường gặp:
Thiết bị đầu cuối lỏng lẻo: vít không thắt chặt trong khi dây điện, hoặc rung động kéo dài dẫn đến vít lỏng lẻo, điện trở tiếp xúc của thiết bị đầu cuối và dây dẫn tăng lên;
Oxy hóa rỉ sét: thiết bị đầu cuối được oxy hóa trong môi trường ẩm ướt, bụi bặm (chẳng hạn như xưởng chế biến thực phẩm, nhà máy xử lý nước thải), tạo thành một lớp oxy hóa (chẳng hạn như quá trình oxy hóa thiết bị đầu cuối đồng để tạo ra CuO), cản trở sự dẫn điện;
Ô nhiễm dầu ô nhiễm: bề mặt của thiết bị đầu cuối gắn với dầu ô nhiễm, bụi, tăng sức đề kháng tiếp xúc, dẫn đến truyền tín hiệu không ổn định.
Cảnh điển hình:
Trong tủ điều khiển nhiệt độ của nhà máy xử lý nước thải, thiết bị đầu cuối kết nối cặp nhiệt điện do oxy hóa ẩm, giá trị đo dao động xung quanh nhiệt độ thực tế khoảng 30 ℃, phạm vi lên đến 25-35 ℃.
3. Bảo vệ ống bị hỏng hoặc bị chặn
Đặc điểm biểu hiện:
Các giá trị đo phản ứng chậm (sau khi thay đổi nhiệt độ, đồng hồ hiển thị độ trễ đáng kể), hoặc các giá trị đo bất thường (chẳng hạn như giảm đột ngột sau khi tăng đột ngột), nghiêm trọng kèm theo sự cố ăn mòn dây điện cực.
Nguyên nhân thường gặp:
Tác động cơ học: ống bảo vệ va chạm khi lắp đặt, bảo trì (chẳng hạn như ống bảo vệ kim loại bị đập và biến dạng bởi các công cụ, ống bảo vệ gốm bị vỡ);
Chà xát nhiệt độ cao: Trong chất lỏng tốc độ cao ở nhiệt độ cao (chẳng hạn như ống siêu nóng nồi hơi), ống bảo vệ bị mỏng bởi phương tiện truyền thông trong thời gian dài và cuối cùng bị hỏng;
Chặn quy mô: Trong môi trường có tạp chất, dễ dàng quy mô (chẳng hạn như hệ thống nước làm mát), bảo vệ quy mô thành bên trong ống (chẳng hạn như quy mô canxi cacbonat), cản trở việc truyền nhiệt, dẫn đến độ trễ đo lường.
Cảnh điển hình:
Ống bảo vệ cặp nhiệt điện của nồi hơi nhà máy điện, do hơi nước nhiệt độ cao bị rửa trôi trong thời gian dài, vết nứt xuất hiện sau 3 năm sử dụng, sau khi hơi thấm vào dẫn đến ăn mòn dây điện cực, giá trị đo giảm mạnh từ 400 ° C thực tế xuống 200 ° C.