Các lỗi cặp nhiệt điện thường gặp, nguyên nhân và giải pháp bảo trì chuyên nghiệp
Trong hoạt động hàng ngày của thiết bị sưởi điện công nghiệp chẳng hạn như ống sưởi-một đầu, lò nướng công nghiệp và thiết bị sưởi chân không, sự bất thường về kiểm soát nhiệt độ là lỗi thiết bị thường gặp nhất và dữ liệu thống kê cho thấy hơn 65% lỗi kiểm soát nhiệt độ có liên quan đến sự suy giảm hiệu suất của cặp nhiệt điện hoặc hư hỏng cấu trúc. Hầu hết các đội vận hành và bảo trì thiết bị đều có xu hướng tập trung vào việc phát hiện hư hỏng ống sưởi và lỗi mạch điện, đồng thời bỏ qua các lỗi cặp nhiệt điện khó quan sát trực tiếp. Là thành phần cảm biến chính xác hoạt động trong môi trường-nhiệt độ cao trong thời gian dài, cặp nhiệt điện dễ bị lão hóa, oxy hóa, hư hỏng cấu trúc và sai lệch tín hiệu dưới tác động của nhiệt độ cao, rung động cơ học, ăn mòn hóa học và thay đổi nhiệt độ luân phiên-trong thời gian dài. Việc sắp xếp có hệ thống các lỗi phổ biến và chiến lược bảo trì có mục tiêu có thể giảm tỷ lệ hỏng hóc của hệ thống sưởi một cách hiệu quả và kéo dài tuổi thọ của các bộ phận cảm biến nhiệt độ.
Sự lệch tín hiệu nhiệt điện là lỗi vô hình phổ biến nhất của cặp nhiệt điện khi hoạt động lâu dài. Sau hàng nghìn giờ làm việc ở nhiệt độ-cao liên tục, các dây hợp kim bên trong của cặp nhiệt điện sẽ trải qua quá trình oxy hóa chậm, cấu trúc hạt trở nên thô hơn và mất đi thành phần, dẫn đến hệ số hiệu ứng Seebeck bị suy giảm. Biểu hiện trực tiếp là tín hiệu điện áp đầu ra của cặp nhiệt điện thấp hơn giá trị lý thuyết tiêu chuẩn và nhiệt độ hiển thị có độ lệch liên tục so với nhiệt độ thực tế. Độ lệch nhẹ trong vòng 3 độ sẽ dẫn đến thời gian gia nhiệt kéo dài và tăng mức tiêu thụ năng lượng, trong khi độ lệch vượt quá 5 độ sẽ gây ra hiện tượng nóng không đều nghiêm trọng của vật liệu đã qua xử lý và tỷ lệ sản phẩm bị lỗi tăng mạnh. Theo tiêu chuẩn bảo trì công nghiệp, cặp nhiệt điện loại K và loại J thông thường cần được hiệu chuẩn chuyên nghiệp sau mỗi 3000 giờ hoạt động ở nhiệt độ cao-để điều chỉnh độ lệch tích lũy và cặp nhiệt điện được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt cần chu kỳ hiệu chuẩn ngắn hơn.
Lỗi hở mạch và ngắn mạch là sự cố cặp nhiệt điện đột ngột, trực tiếp khiến hệ thống sưởi ngừng hoạt động và gián đoạn sản xuất. Các lỗi mạch hở chủ yếu xảy ra do đứt dây hợp kim và rơi điểm hàn, là kết quả của sự giãn nở và co nhiệt-trong thời gian dài của các chu kỳ nhiệt độ-cao cũng như sự rung cơ học liên tục của thiết bị. Khi xảy ra hở mạch, bộ điều khiển nhiệt độ sẽ hiển thị các giá trị bất thường và kích hoạt chương trình bảo vệ tắt máy tự động để dừng đầu ra nhiệt. Các lỗi ngắn mạch chủ yếu xảy ra do vật liệu cách điện magie oxit bên trong bị lão hóa và rơi xuống bột, dẫn đến sự tiếp xúc trực tiếp giữa dây hợp kim cặp nhiệt điện và vỏ kim loại hoặc tiếp xúc lẫn nhau giữa các dây ghép đôi. Đoản mạch sẽ khiến tín hiệu đầu ra bị rối loạn, dẫn đến thiết bị bị quá nhiệt và thậm chí đốt cháy ống sưởi trong trường hợp nghiêm trọng. Kiểm tra thường xuyên tính toàn vẹn của đầu dò và hiệu suất của lớp cách điện có thể ngăn ngừa hiệu quả các lỗi mạch điện đột ngột.
Sự cố ăn mòn và ô nhiễm tập trung ở việc sưởi ấm bằng hóa chất, sấy khô thực phẩm, sưởi ấm môi trường biển và các tình huống đặc biệt khác. Cặp nhiệt điện vỏ bọc bằng thép không gỉ thông thường không thể chống lại sự ăn mòn của axit, kiềm, phun muối và khí hóa học dễ bay hơi. Việc-tiếp xúc lâu dài với môi trường ăn mòn sẽ gây rỗ bề mặt vỏ bọc, hư hỏng vết nứt và nhiễm bẩn dây hợp kim bên trong, phá hủy hoàn toàn hiệu suất chuyển đổi nhiệt điện của cặp nhiệt điện. Nhiều doanh nghiệp mù quáng sử dụng cặp nhiệt điện đa năng trong điều kiện làm việc ăn mòn, dẫn đến việc loại bỏ linh kiện chỉ trong vòng hai đến ba tháng và phải thay thế thiết bị thường xuyên khi ngừng hoạt động. Giải pháp chuyên nghiệp là chọn vật liệu vỏ hợp kim mục tiêu bao gồm hợp kim titan và Hastelloy theo các phương tiện ăn mòn khác nhau và áp dụng công nghệ đóng gói kín hoàn toàn để cách ly các bộ phận bên trong khỏi môi trường khắc nghiệt bên ngoài.
Độ mỏi do rung và hư hỏng do mỏi do nhiệt là những yếu tố chính dẫn đến tuổi thọ sử dụng của cặp nhiệt điện bị rút ngắn ở thiết bị sưởi ấm khởi động-dừng thường xuyên. Sự tăng giảm nhiệt độ lặp đi lặp lại gây ra hiện tượng mỏi nhiệt của dây hợp kim, dẫn đến lỏng lẻo cấu trúc bên trong, trong khi sự rung động liên tục của thiết bị gây ra hiện tượng hàn ảo các mối nối đo cặp nhiệt điện. Sự tiếp xúc không ổn định của các điểm nối đo sẽ tạo ra tín hiệu điện áp dao động, dẫn đến dao động nhiệt độ thường xuyên của hệ thống sưởi và tính nhất quán xử lý của sản phẩm kém. Việc lắp đặt các bộ phận cố định hấp thụ sốc tùy chỉnh và cấu trúc hàn tích hợp có thể chống lại hư hỏng do mỏi một cách hiệu quả và duy trì độ ổn định tín hiệu lâu dài.
Bảo trì khoa học hàng ngày là cốt lõi của việc duy trì hiệu suất cặp nhiệt điện và độ ổn định của hệ thống sưởi. Thường xuyên làm sạch bụi trên bề mặt đầu dò và các phụ kiện, hiệu chuẩn chuyên nghiệp định kỳ, phù hợp với vật liệu mục tiêu và lắp đặt tiêu chuẩn hóa có thể loại bỏ hơn 90% lỗi cặp nhiệt điện thông thường. Sơ đồ hỗ trợ cặp nhiệt điện tùy chỉnh cho các thiết bị sưởi công nghiệp khác nhau có thể giúp hệ thống cảm biến nhiệt độ hoạt động ổn định trong toàn bộ chu trình, đảm bảo hoạt động chính xác và hiệu quả của thiết bị sưởi, đồng thời giảm chi phí vận hành và bảo trì của doanh nghiệp.
