Что вызывает отказ термопары в погружных нагревателях из ПТФЭ и как это диагностируется?

Погружной нагреватель из ПТФЭ измеряет температуру окружающей среды или быстро колеблется, хотя нагреватель в порядке. Часто виновником является неисправная термопара. Понимание распространенных режимов отказа этих датчиков ускоряет устранение неполадок и возвращает процесс в онлайн-режим. Распространенными причинами выхода из строя термопар в системах погружных нагревателей из ПТФЭ являются обрыв цепи, дрейф или короткое замыкание на оболочку. Каждый режим имеет свои симптомы и требует особого диагностического подхода.

Открытая цепь.
Если провод термопары или сам переход физически сломается, это может привести к разрыву цепи. Опыт эксплуатации показывает, что коррозия в месте соединения термопары или вдоль провода со временем приводит к деградации материала. Перелом проволоки также является результатом механической усталости от вибрации, которая преобладает в узлах погружных нагревателей, подвергающихся воздействию потока жидкости или работы насоса. Во многих случаях разрыв происходит в месте выхода термопары из оболочки из ПТФЭ или в месте плохо обслуживаемого соединения.

Эта разомкнутая цепь приводит контроллер в состояние перегорания верхнего диапазона (полное показание шкалы) или, в некоторых конфигурациях, перегорания нижнего диапазона. Пока нагреватель продолжает принимать ток, контроллер моментально предупреждает. Это явный признак того, что температура значительно выходит за пределы типичного рабочего диапазона. Измерение сопротивления подтверждает дефект. Хорошая термопара показывает сопротивление в несколько Ом (обычно менее 20 Ом для типа J или K), а разомкнутая цепь демонстрирует бесконечное сопротивление.

Дрифт
Диагностика дрейфующей термопары может быть немного более деликатной, чем диагностика обрыва цепи. Дрейф — это устойчивое изменение выходной электродвижущей силы (ЭДС) термопары, которое заставляет контроллер указывать температуру, которая немного отличается от истинной температуры процесса. Эта ошибка накапливается со временем и может привести к ухудшению качества процесса.

Дрейф в погружных нагревателях из ПТФЭ вызван несколькими причинами. Проволока из сплавов подвержена окислению, особенно термопары типа К, в серной или восстановительной атмосфере. Влага, попадающая в минеральную изоляцию -, если под слоем ПТФЭ используется конструкция с металлической оболочкой -, вызывает неисправности шунтирования, которые изменяют ЭДС. Дрейф также ускоряется из-за химического загрязнения слоя ПТФЭ агрессивными технологическими жидкостями, которые проникают в слой ПТФЭ или повреждают его.

Опыт эксплуатации показал, что дрейфующая термопара часто проходит базовую проверку целостности, но не проходит проверку точности. Чтобы провести контролируемое испытание, поместите датчик в ванну с известной стабильной температурой (ледяная баня при 0 C или кипящая вода при 100 C в зависимости от высоты) и сравните выходной сигнал в милливольтах с обычными таблицами термопар. Доказательством дрейфа является любое изменение, выходящее за пределы допустимого допуска (например, ±2 градуса для датчиков стандартного-класса).

Оболочка (заземленное соединение) Замыкание на
Другой распространенный вид отказа — неожиданный электрический канал между проводами термопары и металлической оболочкой. В хорошо спроектированной-термопаре с заземленным-переходом одна точка спая намеренно соединена с оболочкой для более быстрого отклика. Но если провода соприкасаются с оболочкой во вторую очередь – из-за пробоя изоляции, истирания или выхода из строя ПТФЭ – образуется параллельное соединение.

Такое параллельное соединение приводит к тому, что среднее показание температуры не будет ни фактической температурой процесса, ни температурой желаемого соединения. Контролер может предоставить значение, которое звучит правдоподобно, но не соответствует реальной ситуации. Характерным признаком является то, что показания температуры неожиданно изменятся при возникновении вибрации или при перемещении обогревателя. Вы можете проверить наличие любого нежелательного короткого замыкания, измерив сопротивление от каждого провода термопары до оболочки и определив любое низкое значение сопротивления (не включая одноточечное соединение).

Как диагностировать отказ термопары в системах погружного нагревателя из ПТФЭ
Методичный прием диагностики сокращает время простоя и ненужной замены работающих обогревателей. Если вы считаете, что у вас плохая термопара, вот что вам следует сделать.

Визуальный осмотр
Первая часть процесса — это комплексная визуальная оценка термопары и ее проводки. Обратите внимание на признаки коррозии на соединительных клеммах, изменение цвета оболочки из ПТФЭ или механическое разрушение вокруг изгибов и зажимов. Ослабленные винты клемм или штыри разъема встречаются довольно часто, и их легко исправить.

Проверка сопротивления
Установите цифровой мультиметр на шкалу Ом для измерения сопротивления. Термопара должна показывать сопротивление в несколько Ом, обычно менее 20 Ом для обычных датчиков типов J и K. Разрыв цепи (бесконечное показание или показания перегрузки) означает повреждение провода или коррозию соединения. При заземленном-соединении показание нулевого или близкого к нулю Ома между проводом термопары и оболочкой может указывать на непреднамеренное короткое замыкание на оболочку, тогда как одна точка преднамеренного заземления является нормальным явлением. Сопротивление этого канала должно быть очень низким, но постоянным.

Измерение выходного сигнала в милливольтах
Для диагностики дрейфа термопара отсоединяется от контроллера и ее выходной сигнал в милливольтах контролируется при известной эталонной температуре. Ледяная ванна (0 градусов/32 градуса F) обеспечивает постоянное опорное напряжение 0 мВ для типов J и K. При 100 градусах (212 градусов F) тип J производит ~5,27 мВ, а тип K ~4,10 мВ. Отклонения, превышающие заявленные допуски датчика, указывают на дрейф. Этот тест также выявляет периодические открытия, которые появляются только при перемещении или нагреве датчика.

Заключение
Тремя основными видами отказа термопар в погружных нагревателях из ПТФЭ являются размыкание цепи из-за коррозии или вибрации, дрейф из-за проникновения влаги или окисления и короткое замыкание на оболочку из-за разрушения изоляции. Каждый режим имеет характерный отклик. Разомкнутые цепи вызывают перегорание, небольшие смещения приводят к дрейфу, замыкания-на-оболочку приводят к неожиданным средним значениям. Визуальный осмотр, измерение сопротивления и тестирование выходной мощности в милливольтах обеспечивают систематический диагностический подход для точного определения основной причины. Регулярная калибровка и проверка термопар предотвратят неожиданные сбои, сохранят качество процесса и позволят избежать незапланированных простоев в ключевых приложениях отопления.