Co powoduje awarię termopary w grzałkach zanurzeniowych PTFE i jak ją diagnozuje się?

Grzałka zanurzeniowa PTFE odczytuje temperaturę otoczenia lub szybko się waha, chociaż grzałka jest w porządku. Często winowajcą jest zła termopara. Zrozumienie typowych trybów awarii tych czujników przyspiesza rozwiązywanie problemów i przywraca proces do działania. Najczęstszymi przyczynami awarii termopary w systemach grzałki zanurzeniowej z PTFE są: przerwa w obwodzie, dryft lub zwarcie z osłoną. Każdy tryb ma swoje własne objawy i wymaga określonego podejścia diagnostycznego.

Obwód otwarty.
Jeśli przewód termopary lub samo złącze ulegnie fizycznemu uszkodzeniu, może nastąpić przerwa w obwodzie. Doświadczenie praktyczne pokazuje, że korozja na złączu termopary lub wzdłuż drutu powoduje z czasem degradację materiału. Pęknięcie drutu jest również wynikiem mechanicznego zmęczenia spowodowanego wibracjami, które jest powszechne w zespołach grzałki zanurzeniowej narażonych na przepływ płynu lub działanie pompy. W wielu przypadkach przerwa następuje w miejscu wyjścia termopary z osłony PTFE lub w miejscu źle konserwowanego połączenia.

Ten otwarty obwód prowadzi sterownik do stanu przepalenia w górę (odczyt pełnej skali) lub w niektórych konfiguracjach w przepalenia w dół. Podczas gdy grzejnik nadal pobiera prąd, sterownik natychmiast ostrzega. Jest to wymowny znak, że temperatura znacznie wykracza poza typowy zakres roboczy. Pomiar rezystancji potwierdza wadę. Dobra termopara wykazuje kilka omów (zwykle mniej niż 20 omów dla typu J lub K), a obwód otwarty wykazuje nieskończoną rezystancję.

Dryf
Diagnoza dryfującej termopary może być nieco delikatniejsza niż obwód otwarty. Dryft to stała zmiana siły elektromotorycznej (EMF) wyjściowej termopary, która powoduje, że sterownik wskazuje temperaturę, która nieznacznie różni się od rzeczywistej temperatury procesu. Błąd ten narasta z biegiem czasu i może prowadzić do pogorszenia jakości procesu.

Dryft w zastosowaniach grzałek zanurzeniowych PTFE jest spowodowany kilkoma przyczynami. Druty stopowe podlegają utlenianiu, szczególnie termopary typu K w atmosferze siarki lub redukującej. Wilgoć przedostająca się do izolacji mineralnej -, jeśli pod warstwą PTFE zostanie zastosowana konstrukcja z osłoną metalową -, powoduje zwarcia manewrowe, które zmieniają siłę emf. Dryf jest również przyspieszany przez chemiczne zanieczyszczenie warstwy PTFE agresywnymi płynami procesowymi, które wnikają lub uszkadzają warstwę PTFE.

Doświadczenie praktyczne pokazało, że dryfująca termopara często przechodzi podstawową kontrolę ciągłości, ale nie przechodzi weryfikacji dokładności. Aby przeprowadzić kontrolowany test, należy umieścić czujnik w kąpieli o znanej, stabilnej temperaturze (łaźnia lodowa o temperaturze 0 C lub wrząca woda o temperaturze 100 C, w zależności od wysokości) i porównać moc wyjściową w miliwoltach z tabelami konwencjonalnych termopar. Dowodem dryftu jest każda zmiana wykraczająca poza dozwoloną tolerancję (np. ±2 stopnie w przypadku czujników-standardowej klasy).

Osłona (złącze uziemione) Zwarte do
Innym częstym rodzajem awarii jest nieoczekiwany kanał elektryczny pomiędzy przewodami termopary a metalową osłoną. W dobrze-zaprojektowanej termoparze z uziemieniem-jeden punkt połączenia jest celowo połączony z osłoną, aby zapewnić szybszą reakcję. Jeśli jednak w drugiej kolejności przewody zetkną się z powłoką – na skutek uszkodzenia izolacji, przetarcia lub uszkodzenia PTFE – powstaje złącze równoległe.

To połączenie równoległe powoduje, że średni odczyt temperatury nie jest ani rzeczywistą temperaturą procesu, ani temperaturą na żądanym złączu. Kontroler może podać wartość, która brzmi wiarygodnie, ale nie odpowiada rzeczywistej sytuacji. Charakterystycznym objawem jest nieoczekiwana zmiana odczytu temperatury w przypadku wystąpienia wibracji lub przeniesienia grzejnika. Można sprawdzić obecność niepożądanego zwarcia, mierząc rezystancję każdego przewodu termopary do osłony i szukając jakiejkolwiek niskiej wartości rezystancji (nie licząc połączenia jednopunktowego).

Jak diagnozować awarię termopary w systemach grzałki zanurzeniowej z PTFE
Metodyczna technika diagnostyczna ogranicza przestoje i niepotrzebne wymiany działających grzejników. Jeśli uważasz, że masz wadliwą termoparę, oto, co powinieneś zrobić.

Kontrola wizualna
Pierwszą częścią procesu jest kompleksowa ocena wizualna termopary i jej okablowania. Zwróć uwagę na oznaki korozji na zaciskach przyłączeniowych, odbarwienie powłoki PTFE lub degradację mechaniczną wokół zagięć i zacisków. Luźne śruby zacisków lub styki złącza są dość częste i łatwe do naprawienia.

Kontrola rezystancji
Aby zmierzyć rezystancję, ustaw multimetr cyfrowy na skalę omów. Termopara powinna wskazywać kilka omów, zwykle poniżej 20 omów w przypadku popularnych czujników typu J i K. Obwód otwarty (odczyt nieskończony lub przeciążeniowy) oznacza uszkodzony przewód lub skorodowane złącze. W przypadku złącza{{4} z uziemieniem odczyt wartości zerowej lub bardzo bliskiej zeru rezystancji między przewodem termopary a osłoną może sugerować niezamierzone zwarcie z osłoną, podczas gdy pojedynczy punkt zamierzonego uziemienia jest normalny. Opór tego kanału powinien być bardzo niski, ale stały.

Pomiar mocy wyjściowej miliwoltów
Aby zdiagnozować dryft, termoparę odłącza się od sterownika i monitoruje jej moc wyjściową w miliwoltach w znanej temperaturze odniesienia. Łaźnia lodowa (0 stopni / 32 stopnie F) zapewnia stałe napięcie odniesienia 0 mV dla typów J i K. Przy 100 stopniach (212 stopni F) typ J wytwarza ~5,27 mV, a typ K ~4,10 mV. Odchylenia większe niż opublikowana tolerancja czujnika wskazują na dryf. Ten test wykryje również sporadyczne otwarcia, które pojawiają się tylko wtedy, gdy czujnik jest poruszany lub podgrzewany.

Wniosek
Trzy główne tryby awarii termopar w grzałkach zanurzeniowych z PTFE to obwód otwarty z powodu korozji lub wibracji, dryf spowodowany wnikaniem wilgoci lub utlenianiem oraz zwarcie do powłoki z powodu uszkodzenia izolacji. Każdy tryb ma charakterystyczną reakcję. Otwarte obwody powodują przepalenie, małe przesunięcia powodują dryft, a zwarcia-do-osłony powodują nieoczekiwane wartości średnie. Kontrola wzrokowa, pomiar rezystancji i testowanie wyjścia miliwoltowego zapewniają systematyczne podejście diagnostyczne umożliwiające dokładną identyfikację pierwotnej przyczyny. Regularna kalibracja i kontrola termopary zapobiegnie nieoczekiwanym awariom i utrzyma jakość procesu oraz pozwoli uniknąć nieplanowanych przestojów w kluczowych zastosowaniach grzewczych.