O termopar como componente de medição de temperatura comumente usado na indústria, sua falha pode levar diretamente a desvios de medição de temperatura ou até falhas, o tipo de falha comum pode ser dividido em três dimensões de acordo com o "dano do próprio componente", "anormalidade de transmissão de sinal", "impacto de interferência ambiental", cada falha tem características claras de desempenho e incentivos, especificamente como segue:
A falha do próprio elemento de termopar (tipo de falha do núcleo)
O núcleo do termopar é "dois fios de eletrodo de materiais diferentes", a integridade do material e a qualidade da solda determinam diretamente o desempenho da medição, falhas comuns incluem:
1. corte de fio do eletrodo térmico (falhas mais comuns)
Características:
O valor medido salta para "infinito" (um erro do indicador, como "OL" ou "Err"), ou o valor medido está muito abaixo da temperatura real (apenas uma parte do fio do eletrodo permanece após a ruptura do fio e o circuito térmico-potencial completo não pode ser formado).
Incentivos comuns:
Envelhecimento a alta temperatura: trabalho a longo prazo em um ambiente próximo ou superior à temperatura nominal do fio do eletrodo (por exemplo, termopar tipo K usado por mais de 1200 ° C), o fio é quebrado devido à oxidação a alta temperatura e à fragilidade;
Vibração mecânica: quando instalado em bombas, compressores e outros equipamentos de vibração, o fio do eletrodo é quebrado por fadiga de tensão repetida (especialmente termopares sem tampão fixado);
Danos à corrosão: em meios corrosivos como ácidos fortes, álcalis fortes e sulfetos (por exemplo, reatores químicos), o fio do eletrodo é afinado pela corrosão e eventualmente quebrado (por exemplo, termopares tipo J são propensos a "quebrar enxofre" em H₂S).
Cenas típicas:
O termopar tipo K do forno de aquecimento da refinaria de petróleo, devido à longa duração de alta temperatura de 900-1100 ° C e à vibração do forno, aparece frequentemente após 1-2 anos de uso.
2. ponta quente (ponta de medição) soldadura ruim
Características:
Os valores de medição são altamente flutuantes (instabilidade térmica), ou os valores de medição são baixos (resistência de contato do ponto de solda é muito grande, perda de energia térmica) e não há sinal de saída quando são graves.
Incentivos comuns:
Defeitos do processo de soldagem: soldagem no extremo quente não fundido (soldagem fictícia), a presença de orifícios ou escombros, levando ao contato do fio do eletrodo com o ponto de soldagem;
Oxidação a alta temperatura: o material do ponto de solda (como solda de estaño, solda de prata) é oxidado a alta temperatura, formando uma camada de óxido e aumentando a resistência ao contato;
Colisão mecânica: toque acidentalmente na extremidade quente durante a instalação ou manutenção, causando a queda ou rachadura do ponto de solda.
Cenas típicas:
Os termopares soldados manualmente (por exemplo, termopares tipo T usados em laboratório), se a temperatura é insuficiente durante a soldagem, são propensos a uma soldagem falsa, e os dados flutuam com leves vibrações durante a medição.
Corrosão ou poluição do fio do eletrodo
Características:
A precisão da medição diminui (deriva de potencial térmico), os valores de medição diminuem gradualmente após uso prolongado ou ocorrem flutuações irregulares.
Incentivos comuns:
Corrosão do meio: após a ruptura do tubo de proteção do termopar, os meios corrosivos (como ácido clorhídrico, ácido nítrico, sal fundido) entram em contato direto com o fio do eletrodo, causando a corrosão do fio (como a resistência à corrosão do termopar tipo E é fraca e vulnerável à erosão do meio ácido);
Poluição de alta temperatura: em ambientes de alta temperatura com carbono e enxofre (por exemplo, caldeira), a superfície do fio do eletrodo está ligada a preto de carbono e sulfeto, afetando a geração normal de energia térmica;
Falha de oxidação: Em ambientes oxidativos de alta temperatura, a superfície do fio do eletrodo forma uma camada de oxidação (por exemplo, após a oxidação do fio de níquel-cromo do termopar tipo K, Cr₂O3 é gerado, impedindo a condução eletrônica).
Cenas típicas:
No reator ácido da empresa química, se o tubo de proteção do termopar for rachado por causa da colisão, o meio de ácido clorhidrato penetrará e corroirá o fio do eletrodo do termopar tipo E, dentro de 1 a 3 meses, o desvio de medição ocorrerá.
Falha do "envelhecimento" do termopar
Características:
A potência térmica diminui gradualmente, o valor de medição é lento e baixo a longo prazo, e depois da calibração se desvia novamente a curto prazo, e a precisão não pode ser restaurada.
Incentivos comuns:
Velocidade de alta temperatura a longo prazo: o fio do eletrodo ocorre mudanças na estrutura cristalina a alta temperatura (como o crescimento do grão, a difusão dos elementos), levando às propriedades termoelétricas desviadas dos padrões originais (como o uso de termopares tipo S a longo prazo acima de 1400 ° C, a difusão dos componentes do fio de ródio e do fio de platina aumenta);
Impacto ambiental: no ambiente contendo hidrogênio e monóxido de carbono, o material do fio do eletrodo é "envenenado" (por exemplo, o hidrogênio penetra no fio de platina e altera suas propriedades termoelétricas);
Mais do que a vida útil projetada: o termopar tem uma vida útil nominal (por exemplo, o termopar tipo K tem uma vida de cerca de 2.000 horas a 800 ° C), excedendo as características termoelétricas após a inevitavelmente diminuição.
Cenas típicas:
O termopar tipo S (platina-ródio-10-platina) usado em fornos de cerâmica, trabalha a 1500 ° C a uma temperatura elevada a longo prazo, após 2-3 anos devido ao envelhecimento do fio de platina-ródio, os valores de medição são 50-100 ° C mais baixos do que a temperatura real.
A falha do circuito de transmissão de sinal
O sinal do termopar (termopotencial) precisa ser transmitido para o monitor através de fios de compensação, terminais de ligação, etc., problemas de circuito de transmissão podem causar perda ou interrupção do sinal, falhas comuns incluem:
1. Compensar a seleção errada de fio ou conexão inadequada
Características:
Os valores medidos variam significativamente (geralmente valores fixos baixos ou elevados) e variam com a temperatura ambiente (por exemplo, a temperatura ambiente aumenta e o desvio aumenta).
Incentivos comuns:
O modelo não corresponde: usar materiais de cabo de compensação errados (por exemplo, termopares tipo K com fios de compensação tipo E), ou polarização positiva e negativa (o fio de compensação "+" "-" e o termopares "+" "-" de contraposição, gerando termopotencial inverso, compensando o sinal parcial);
Especificações incompatíveis: a área de corte do fio de compensação é muito pequena (por exemplo, com um fio de 0,5 mm² para transmitir mais de 100 metros de sinal), levando a uma grande resistência da linha e perda de potencial térmico;
Substituição de fios não compensadores: substituir o fio de cobre comum por fios de compensação, porque o fio comum é diferente do material do fio de eletrodo de termopar, gerando um potencial térmico adicional quando a temperatura ambiente muda, introduzindo erros.
Cenas típicas:
O fio de compensação do termopar tipo K da oficina foi substituído por fio de cobre devido a erros de aquisição, quando a temperatura ambiental subiu de 20 ° C para 40 ° C, o valor de medição foi inferior a temperatura real de 15-20 ° C.
2. terminal de ligação mal contato ou oxidação
Características:
Os valores de medição flutuam fortemente (por exemplo, a temperatura mostra batir repetidamente dentro de ± 5 ° C) ou saltar repentinamente após a vibração e recuperar temporariamente após a reconexão do fio.
Incentivos comuns:
Soltação do terminal: o parafuso não é apertado durante a ligação, ou a vibração a longo prazo faz com que o parafuso seja solto, o terminal de ligação aumenta a resistência ao contato com o fio;
Oxidação de corrosão: terminais de ligação em ambientes úmidos e poeireiros (como oficinas de processamento de alimentos, plantas de tratamento de águas residuais) oxidação, formando uma camada de oxidação (como terminais de cobre oxidação para gerar CuO), impedindo a condução de corrente;
Poluição por óleo: a superfície do terminal está sujeita a poluição por óleo e poeira, aumentando a resistência ao contato, causando a transmissão de sinal instável.
Cenas típicas:
No armário de controle de temperatura da planta de tratamento de águas residuais, os terminais de ligação termoelétrica devido à oxidação úmida, os valores de medição flutuam em torno de 30 ° C na temperatura real, variando até 25-35 ° C.
3. Tubo de proteção quebrado ou bloqueado
Características:
A resposta dos valores medidos é lenta (após mudanças de temperatura, o medidor mostra um atraso evidente) ou os valores medidos são anormais (como subidas súbitas após quedas graduales), acompanhados de falhas graves na corrosão do fio do eletrodo.
Incentivos comuns:
Impacto mecânico: tubo de proteção contra colisão durante a instalação e manutenção (por exemplo, tubo de proteção metálico é deformado pela ferramenta, tubo de proteção de cerâmica é quebrado);
Lavagem a alta temperatura: em fluidos de alta temperatura e alta velocidade (como tubos de sobreaquecimento de caldeira), o tubo de proteção é diluído pela lavagem a longo prazo do meio e, finalmente, quebrado;
Encavamento: Em meios que contêm impurezas e são fáceis de encavar (como sistemas de água de resfriamento), protege a encavamento da parede interna do tubo (como carbonato de cálcio), impedindo a transferência de calor e resultando em atrasos de medição.
Cenas típicas:
O tubo de proteção de termopar da caldeira da central elétrica, devido à lavagem a longo prazo de vapor de alta temperatura, após 3 anos de uso, a penetração do vapor resulta na corrosão do fio do eletrodo, o valor de medição cai de 400 ° C reais para 200 ° C.