我的熱電偶應(yīng)當(dāng)使用多久?
遺憾的是,這個(gè)問(wèn)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(wèn)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(duì)傳感器的使用壽命產(chǎn)生很大的影響。
可以說(shuō),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(duì)它們的影響在熱電偶選型時(shí)并不一定總能得到考慮或是理解。
經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
那些通??床灰?jiàn)的或是未知的因素的影響共同點(diǎn)是,很小的、看上去無(wú)關(guān)緊要的和/或是無(wú)害的改變對(duì)熱電偶性能造成了相當(dāng)大的影響。在預(yù)估熱電偶?jí)勖鼤r(shí),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(lèi)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(yùn)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(zhǎng)使用壽命;反復(fù)升溫降溫的熱電偶?jí)勖^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(lèi)熱電偶(也稱(chēng)為貴金屬熱電偶),比如R型、S型或B型,如果保護(hù)得當(dāng),能夠長(zhǎng)期保持極高的測(cè)量精度。不過(guò),貴金屬熱電偶的特點(diǎn)是電動(dòng)勢(shì)(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(cè)量讀數(shù)。為了延長(zhǎng)使用壽命和連續(xù)保持測(cè)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(zhuān)門(mén)的保護(hù)管、密封膠和/或涂層來(lái)確保這些成分不會(huì)進(jìn)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(duì)熱電偶輸出有很小但可以測(cè)量到的影響。
廉金屬偶絲,比如J型或K型,本身也有對(duì)操作/環(huán)境的具體要求。舉例來(lái)說(shuō),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(hù)管內(nèi),則在溫度高于1,400°F和氧濃度較低時(shí)會(huì)出現(xiàn)一種稱(chēng)為“綠腐"的現(xiàn)象, 即偶絲變綠變脆。綠腐問(wèn)題的典型解決方法是,簡(jiǎn)單地選擇內(nèi)徑足夠大的保護(hù)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(hù)套)能夠可靠除去這些問(wèn)題,因?yàn)榕冀z被嚴(yán)密封裝在金屬護(hù)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(gè)問(wèn)題上注重細(xì)節(jié)至關(guān)重要。作為一家專(zhuān)注于溫度測(cè)控,致力于提供溫度測(cè)控解決方案。依托英國(guó)TC和美國(guó)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(wú)關(guān)緊要或無(wú)害的細(xì)枝末節(jié)。
客戶都要求提高測(cè)量精度,延長(zhǎng)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(dá)到這些業(yè)界普遍的要求并保持搶先優(yōu)勢(shì),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(gè)問(wèn)題呢?答案是取決于應(yīng)用。在理想條件下,這個(gè)時(shí)間也許沒(méi)有限制:但在現(xiàn)實(shí)條件下,尤其是在熱處理應(yīng)用中,肯定不會(huì)是這種情況。所以,在選擇熱電偶組件時(shí),我們還需要問(wèn)自己一些問(wèn)題, 包括但不限于:
●熱電偶將要用在哪里?
●加熱爐是什么類(lèi)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(lèi)型?
●預(yù)計(jì)溫度怎樣分布?
●溫度精度/加熱爐等級(jí)是多少?
●要求達(dá)到的使用壽命是多少?這個(gè)要求對(duì)具體應(yīng)用來(lái)說(shuō)是否現(xiàn)實(shí)?
●探頭需要移動(dòng)還是固定?
●熱電偶引線附近是否有電源線?
●接收測(cè)量信號(hào)的控制器或計(jì)算機(jī)距離有多遠(yuǎn)?
我們知道,客戶提出的問(wèn)題和需要研究的參數(shù)都非常多,但在針對(duì)具體應(yīng)用確定比較合適的熱電偶組件時(shí),相關(guān)因素必須得到考慮。盡管我們面臨著越來(lái)越大的壓力,但為了滿足盡可能提高工藝效率的要求,我們?cè)谶x擇熱電偶時(shí)一定要分析這些因素。
上述條件確定了比較好實(shí)踐和使用壽命。不過(guò),熱電偶究竟能夠使用多久,主要的還是取決于客戶長(zhǎng)期以來(lái)的使用方式。另外,每次對(duì)工藝作出改變后都應(yīng)當(dāng)重新考慮使用壽命問(wèn)題,而無(wú)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(shí)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)幫助您作出選擇。其次,還可以借鑒ASTM(美國(guó)材料測(cè)試協(xié)會(huì))溫度測(cè)量熱電偶使用手冊(cè)MNL 12中提到的那些出色的熱電偶應(yīng)用參考資料。