Cơ chế lão hóa cặp nhiệt điện và dự đoán tuổi thọ sử dụng khi vận hành ở nhiệt độ-cao
Hoạt động ở nhiệt độ cao-cao{1}}trong thời gian dài là yếu tố chính dẫn đến suy giảm và hỏng hóc hiệu suất của cặp nhiệt điện. Khác với hư hỏng cấu trúc đột ngột, lão hóa cặp nhiệt điện là một quá trình thay đổi vật lý và hóa học chậm và không thể đảo ngược, với sự suy giảm dần dần về độ chính xác và độ ổn định của phép đo nhiệt độ. Hầu hết các doanh nghiệp chỉ thay thế cặp nhiệt điện sau khi hỏng hóc hoàn toàn, dẫn đến-tồn tại lâu dài trạng thái kiểm soát nhiệt độ không chính xác và chất lượng sản phẩm không ổn định. Việc nắm vững-cơ chế lão hóa ở nhiệt độ cao của cặp nhiệt điện và các phương pháp dự đoán tuổi thọ sử dụng khoa học giúp thực hiện bảo trì dự đoán, loại bỏ trước các rủi ro tiềm ẩn về chất lượng và đảm bảo-hệ thống sưởi ấm hoạt động ổn định lâu dài.
Cơ chế lão hóa-ở nhiệt độ cao cốt lõi của cặp nhiệt điện kim loại cơ bản như Loại K và Loại J là quá trình oxy hóa và khuếch tán nguyên tố hợp kim. Khi nung nóng ở nhiệt độ-cao-trong thời gian dài, các nguyên tố crom, silicon và sắt trong dây hợp kim trải qua phản ứng oxy hóa ở nhiệt độ-cao liên tục, tạo thành các lớp oxit trên bề mặt dây. Lớp oxit làm thay đổi hệ số nhiệt điện ban đầu của hợp kim, dẫn đến giảm dần hiệu suất nhiệt điện và độ lệch âm của dữ liệu đo nhiệt độ. Môi trường-nhiệt độ cao cũng đẩy nhanh quá trình phát triển hạt bên trong của vật liệu hợp kim, phá hủy cấu trúc vật liệu đồng nhất và làm giảm hơn nữa độ ổn định chuyển đổi nhiệt điện.
Các cặp nhiệt điện kim loại quý như Loại S và Loại B có cơ chế lão hóa khác nhau. Vật liệu hợp kim rhodium-bạch kim có khả năng chống oxy hóa cực kỳ mạnh và-sự lão hóa ở nhiệt độ cao chủ yếu được biểu hiện dưới dạng khuếch tán nguyên tố rhodium và phân tách thành phần. Hoạt động ở nhiệt độ cực cao trong thời gian dài -làm cho các thành phần hợp kim bên trong phân bố không đồng đều, dẫn đến độ lệch tuyến tính của tín hiệu nhiệt điện và độ chính xác của phép đo bị suy giảm chậm. Mặc dù tốc độ lão hóa thấp hơn nhiều so với cặp nhiệt điện bằng kim loại cơ bản nhưng sự suy giảm hiệu suất không thể đảo ngược vẫn sẽ xảy ra sau khi-hoạt động liên tục trong thời gian dài.
Các thông số môi trường làm việc ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của cặp nhiệt điện, bao gồm nhiệt độ vận hành, phạm vi dao động nhiệt độ, môi trường khí quyển và cường độ rung. Nhiệt độ hoạt động lâu dài- càng cao thì tốc độ lão hóa càng nhanh; chu kỳ tăng giảm nhiệt độ thường xuyên làm tăng tốc độ lão hóa do mỏi nhiệt; bầu không khí oxy hóa và ăn mòn làm nặng thêm thiệt hại vật chất; rung động cơ học liên tục thúc đẩy sự nới lỏng cấu trúc và suy giảm hiệu suất. Dữ liệu thống kê công nghiệp cho thấy cặp nhiệt điện loại K hoạt động ở 1000 độ có tuổi thọ hiệu quả khoảng 8000 giờ, trong khi tuổi thọ sử dụng được rút ngắn xuống dưới 3000 giờ trong môi trường đạp xe nhiệt độ thường xuyên.
Cơ chế dự đoán tuổi thọ và cảnh báo sớm một cách khoa học có thể được thiết lập dựa trên các quy luật lão hóa. Việc theo dõi dữ liệu hiệu chuẩn thường xuyên có thể đánh giá mức độ lão hóa của cặp nhiệt điện: khi sai số đo vượt quá hai lần tiêu chuẩn chính xác ban đầu, các bộ phận đã bước vào giai đoạn hỏng hóc do lão hóa và cần được thay thế kịp thời. Kết hợp với số giờ vận hành thiết bị và các thông số môi trường, chu kỳ thay thế của các loại cặp nhiệt điện khác nhau có thể được dự đoán chính xác để thực hiện bảo trì dự đoán.
Việc hiểu rõ cơ chế lão hóa ở nhiệt độ cao -của cặp nhiệt điện và thực hiện bảo trì dự đoán có thể tránh được một cách hiệu quả các lỗi kiểm soát nhiệt độ do lỗi lão hóa gây ra, duy trì-hoạt động ổn định và chính xác lâu dài của thiết bị sưởi công nghiệp, đồng thời giảm biến động về chất lượng sản xuất và tổn thất kinh tế.
