Vrste stikov termočlenov: kako ozemljeni, neozemljeni in izpostavljeni spoji spremenijo odčitke ogrevalnega procesa

Kupci opreme za industrijsko ogrevanje pri naročanju senzorjev termočlenov pogosto spregledajo konstrukcijo spoja. Spojni slog določa, kako se žice iz termo{1}}zlitine povezujejo in delujejo s kovinskim plaščem, kar neposredno spreminja toplotni odzivni čas, odpornost proti hrupu in življenjsko dobo. Ozemljeni, neozemljeni in izpostavljeni spoji imajo različne prednosti in načine odpovedi, neusklajena izbira spoja pa povzroča hrupne odčitke, motnje ozemljitvene zanke ali prezgodnjo izgorelost senzorja, tudi s pravilno zlitino termoelementa in materialom plašča.

Vroči spoj nastane tam, kjer sta dve različni žici termočlena zvarjeni skupaj. Pri mineralno{1}}izoliranih kovinskih-termočlenih se lahko ta varjena konica dotika notranje stene plašča ali ostane električno izolirana znotraj stisnjene izolacije iz magnezijevega oksida. Izpostavljene spojne sonde pustijo zvarjeno kroglico zunaj ovoja, s čimer se odpravi toplotna masna pregrada med izmerjenim medijem in zaznavno kroglico. Izkušnje kažejo, da se izbira stičišča začne z zahtevami glede odzivne hitrosti in okolja električnega hrupa, nato pa upošteva kemično in mehansko izpostavljenost.

Tabela povzema ključne lastnosti treh primarnih konfiguracij spoja termočlenov:

Ozemljeni spoji privarijo zaznavno kroglico neposredno na notranjost plašča. Toplota se hitro prenaša skozi kovinski ovoj v kroglico termoelementa, kar povzroči hitro reakcijo na temperaturne premike. Ozemljene sonde dobro delujejo pri eno-kanalni samostojni ogrevalni opremi brez skupnih ozemljitvenih poti. Slaba stran se pojavi pri več-conskem ogrevanju kalupov, več conah peči in sistemih z več grelnimi elementi, povezanimi z ločenimi ozemljitvenimi referencami. Različni ozemljitveni potenciali med plaščem sonde in krmilnikom ustvarjajo tok ozemljitvene zanke, ki prekriva električni šum na signale milivoltnega termoelementa. Odčitki naključno skačejo, tudi če dejanska procesna temperatura ostane stabilna.

Neozemljeni spoji ločujejo zvarjeno plast od plašča z mineralno izolacijo. Električna izolacija prekine poti ozemljitvene zanke in stabilizira merilne signale v okoljih z električnim šumom. Več-conski kalupi za vroče kanale in velike instalacije peči so močno odvisne od neozemljenih spojnih termoelementov. Toplotna masa izolacije med plaščem in robom nekoliko upočasni odziv, vendar za večino nadzora ogrevanja z zaprto{4}}zanko zakasnitev ostaja sprejemljiva. Neozemljena konstrukcija nekoliko zaplete proizvodnjo in poveča stroške, vendar odpravi drago odpravljanje težav s hrupom po namestitvi.

Izpostavljeni spojni termočleni odstranijo material plašča na konici, tako da ostane zvarjena zlitina neposredno izpostavljena procesnemu mediju. Odzivni čas doseže najhitrejšo možno raven, idealno za zaznavanje ostrih prehodnih temperaturnih skokov. Omejitve omejujejo obseg uporabe. Brez zaščite ovoja zlitina hitro oksidira v visoko-temperaturnem oksidativnem plinu in jedke pare neposredno napadejo spoj. Izpostavljeni spoji so tudi mehansko poškodovani zaradi dotika, abrazije delcev in toplotnega udara. Te sonde so običajno omejene na čista laboratorijska zračna okolja z nizko-temperaturo ali kratkotrajne-testne meritve, ne pa na neprekinjene ogrevalne linije industrijske proizvodnje.

Za sisteme z visokim-tlakom ali visokim{1}}vakuumom obstajajo dodatne posebne različice spoja. Konstrukcije konice z zmanjšanim premerom združujejo delno tanjšanje ovoja z neozemljeno izolacijo, uravnoteženo odzivno hitrostjo in mehansko robustnostjo. Velikost spojne krogle prav tako vpliva na zmogljivost. Večje zvarne kroglice izboljšajo mehansko trdnost, vendar povečajo toplotno maso in počasen odziv. Majhne natančne kroglice zajamejo hitre prehode, vendar so bolj krhke pod vibracijami in toplotnimi cikli.

Praksa namestitve vpliva na vedenje križišča. Ozemljene sonde zahtevajo skrbno izenačitev potencialov vseh povezav plašča v več-senzorskih sistemih. Če se ločena ogrevalna območja nanašajo na različne ozemljitvene točke, postane neozemljena konstrukcija spoja obvezna. Oklopljeni podaljšek mora upoštevati pravilna pravila za ozemljitev; ozemljitev oklopa na enem koncu preprečuje kroženje talnih tokov. Številne pritožbe glede hrupa, povezane z napako pri izbiri spoja, so nepravilno pripisane motnjam krmilnika ali slabemu oklopu kabla.

Specifikacija spoja je ključni del zasnove termoelementa za opremo za ogrevanje. Zahteve glede odziva, postavitev električne ozemljitve in procesna atmosfera morajo voditi izbiro spoja. Splošne ozemljene sonde ne smejo biti privzete za več-ogrevalne kalupe ali velike peči. Sklope termoelementov po meri je mogoče izdelati z določeno vrsto spoja, geometrijo konice in izolacijsko formulacijo, da ustrezajo zahtevam glede odziva krmiljenja in hrupa. Pregledi zasnove toplotnega sistema ocenjujejo topologijo ozemljitve in dinamičen toplotni odziv ter opredeljujejo ustrezno spojno konstrukcijo za stabilno spremljanje temperature na strojni opremi za industrijsko ogrevanje.