我的熱電偶應(yīng)當(dāng)使用多久?
遺憾的是,這個問題很難回答,需要考慮太多的因素,而且其中有些并不明顯。使問題復(fù)雜化的根本原因常常是看不到的或是意料之外的因素,但它們可能對傳感器的使用壽命產(chǎn)生很大的影響。
可以說,每一種應(yīng)用都有自己的復(fù)雜性,而操作和環(huán)境因素對它們的影響在熱電偶選型時并不一定總能得到考慮或是理解。
經(jīng)驗教訓(xùn)
那些通常看不見的或是未知的因素的影響共同點是,很小的、看上去無關(guān)緊要的和/或是無害的改變對熱電偶性能造成了相當(dāng)大的影響。在預(yù)估熱電偶壽命時,用戶需要事先考慮很多因素,包括:
●探頭直徑是多少?
●將要使用什么類型的熱電偶(K型、N型、S型、 B型等)?
●使用溫度是多少?
●加熱爐運行溫度是否恒定?
●加熱爐是否頻繁升溫和降溫?
直徑較小的傳感器響應(yīng)速度更快,但消耗速度也更快;溫度恒定有助于延長使用壽命;反復(fù)升溫降溫的熱電偶壽命較短;溫度越高熱電偶性能下降得越快。這些只是必須考慮的操作因素的一部分。
操作/環(huán)境方面的考慮
另外,環(huán)境條件也影響著熱電偶的選擇。鉑類熱電偶(也稱為貴金屬熱電偶),比如R型、S型或B型,如果保護得當(dāng),能夠長期保持極高的測量精度。不過,貴金屬熱電偶的特點是電動勢(EMF)輸出值很低,而且比較輕微的污染就可能影響傳感器的毫伏值輸出,從而改變測量讀數(shù)。為了延長使用壽命和連續(xù)保持測量精度,必須避免碳或硅等成分造成鉑中毒為此可能需要采用專門的保護管、密封膠和/或涂層來確保這些成分不會進人熱電偶和污染偶絲。甚至加熱爐所在的地理位置(海拔高度)也對熱電偶輸出有很小但可以測量到的影響。
廉金屬偶絲,比如J型或K型,本身也有對操作/環(huán)境的具體要求。舉例來說,J型熱電偶的正極鐵在高溫下容易氧化,而K型偶絲如果裝在尺寸較小的保護管內(nèi),則在溫度高于1,400°F和氧濃度較低時會出現(xiàn)一種稱為“綠腐"的現(xiàn)象, 即偶絲變綠變脆。綠腐問題的典型解決方法是,簡單地選擇內(nèi)徑足夠大的保護管,以使K型偶絲能夠“呼吸”。使用氧化鎂絕緣廉金屬熱電偶(即MIMS -礦物絕緣金屬護套)能夠可靠除去這些問題,因為偶絲被嚴(yán)密封裝在金屬護套內(nèi)部。
我們都想知道自己的熱電偶應(yīng)當(dāng)使用多久,但在這個問題上注重細(xì)節(jié)至關(guān)重要。作為一家專注于溫度測控,致力于提供溫度測控解決方案。依托英國TC和美國NANMAC兩大合作伙伴,我們需要非常仔細(xì)和周密地考慮所有操作參數(shù),包括許多看上去無關(guān)緊要或無害的細(xì)枝末節(jié)。
客戶都要求提高測量精度,延長使用壽命,改善產(chǎn)品質(zhì)量,嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)規(guī)范。為了達到這些業(yè)界普遍的要求并保持搶先優(yōu)勢,僅有的辦法是周密深人地了解操作參數(shù)。
那么,在已經(jīng)考慮了所有方面后,又該怎樣回答“我的熱電偶應(yīng)當(dāng)使用多久”這個問題呢?答案是取決于應(yīng)用。在理想條件下,這個時間也許沒有限制:但在現(xiàn)實條件下,尤其是在熱處理應(yīng)用中,肯定不會是這種情況。所以,在選擇熱電偶組件時,我們還需要問自己一些問題, 包括但不限于:
●熱電偶將要用在哪里?
●加熱爐是什么類型?
●爐內(nèi)氣氛是什么?是燃?xì)饧訜釂?有氫氣嗎?
●工藝的熱循環(huán)條件如何?
●溫度保持恒定,還是升溫、保溫和急速冷卻?
●被處理的是什么材料?
●發(fā)熱元件是什么類型?
●預(yù)計溫度怎樣分布?
●溫度精度/加熱爐等級是多少?
●要求達到的使用壽命是多少?這個要求對具體應(yīng)用來說是否現(xiàn)實?
●探頭需要移動還是固定?
●熱電偶引線附近是否有電源線?
●接收測量信號的控制器或計算機距離有多遠(yuǎn)?
我們知道,客戶提出的問題和需要研究的參數(shù)都非常多,但在針對具體應(yīng)用確定比較合適的熱電偶組件時,相關(guān)因素必須得到考慮。盡管我們面臨著越來越大的壓力,但為了滿足盡可能提高工藝效率的要求,我們在選擇熱電偶時一定要分析這些因素。
上述條件確定了比較好實踐和使用壽命。不過,熱電偶究竟能夠使用多久,主要的還是取決于客戶長期以來的使用方式。另外,每次對工藝作出改變后都應(yīng)當(dāng)重新考慮使用壽命問題,而無論這種改變有多小。
結(jié)論
比較好的作法是,利用熱電偶供應(yīng)商的知識和經(jīng)驗來幫助您作出選擇。其次,還可以借鑒ASTM(美國材料測試協(xié)會)溫度測量熱電偶使用手冊MNL 12中提到的那些出色的熱電偶應(yīng)用參考資料。