Trong nhiều lĩnh vực như sản xuất công nghiệp, thí nghiệm nghiên cứu khoa học, cặp nhiệt điện là thành phần cốt lõi để đo nhiệt độ. Tính hợp lý của việc lựa chọn quyết định trực tiếp đến độ chính xác của kết quả đo nhiệt độ, tuổi thọ của thiết bị và hiệu quả sản xuất. Kế hoạch lựa chọn khoa học đòi hỏi phải xem xét toàn diện các yếu tố đa chiều như phạm vi nhiệt độ, môi trường sử dụng, yêu cầu về độ chính xác, tốc độ phản hồi, v.v. để cặp nhiệt điện có thể hoạt động ổn định trong điều kiện làm việc phức tạp.
1, Dựa vào phạm vi nhiệt độ làm cốt lõi, chọn loại dấu phân chia phù hợp
Phạm vi nhiệt độ là cơ sở chính để lựa chọn cặp nhiệt điện và cặp nhiệt điện có số chia độ khác nhau có phạm vi nhiệt độ cụ thể riêng do sự khác biệt về vật liệu.
Cặp nhiệt điện loại K là loại được sử dụng rộng rãi nhất trong các tình huống công nghiệp, với phạm vi đo nhiệt độ từ -200oC đến 1300oC. Nó có độ ổn định tốt, độ chính xác cao, giá thấp và khả năng chống oxy hóa mạnh trong môi trường dưới 800oC. Nó có thể đáp ứng phần lớn các nhu cầu đo nhiệt độ thông thường trong luyện thép, lò xử lý nhiệt, bình phản ứng hóa học, v.v., với thị phần trên 90%. Nếu cần giám sát lâu dài trong môi trường nhiệt độ cao từ 400oC đến 1300oC thì cặp nhiệt điện loại N là lựa chọn tốt hơn. Chúng có độ ổn định ở nhiệt độ cao tốt hơn cặp nhiệt điện loại K, khả năng chống oxy hóa và tái sử dụng mạnh hơn, nhưng có sai số phi tuyến lớn hơn trong khoảng từ -200oC đến 400oC, đồng thời xử lý phức tạp hơn và đắt tiền hơn.
Đối với các phép đo chính xác ở nhiệt độ thấp dưới 300oC, chẳng hạn như hậu cần chuỗi lạnh và kiểm soát nhiệt độ thấp trong phòng thí nghiệm, cặp nhiệt điện loại T là lựa chọn lý tưởng. Chúng có độ chính xác cực cao trong môi trường nhiệt độ thấp, nhưng dễ bị hư hỏng do oxy hóa khi nhiệt độ vượt quá 300oC. Trong phạm vi nhiệt độ thấp đến trung bình từ -200oC đến 900oC, nếu cần độ chính xác cao, cặp nhiệt điện loại E với độ nhạy cao có thể cung cấp dữ liệu đo chính xác hơn.
Khi nói đến các yêu cầu về nhiệt độ cao và độ chính xác cao trên 1000oC, các cặp nhiệt điện loại S, loại R và các loại kim loại quý khác trở thành trọng tâm chính. Cặp nhiệt điện loại S được làm bằng bạch kim rhodium 10 bạch kim và có thể sử dụng trong thời gian dài ở nhiệt độ 1300oC với độ chính xác cao nhất. Nó thường được sử dụng trong hiệu chuẩn nghiên cứu khoa học, sản xuất cao cấp và các tình huống khác yêu cầu yêu cầu nghiêm ngặt về dữ liệu nhiệt độ; Cặp nhiệt điện loại R có hiệu suất tương tự như cặp nhiệt điện loại S, có độ ổn định và độ tái lập tốt hơn, nhưng tương đối ít được sử dụng ở Trung Quốc. Nếu giới hạn trên của phép đo nhiệt độ cần đạt tới 1600oC, cặp nhiệt điện loại B (Platinum Rhodium 30-Platinum Rhodium 6) là lựa chọn hàng đầu. Nó có thể duy trì sự ổn định trong môi trường nhiệt độ cao mà không cần bù đầu nguội và phù hợp với các tình huống nhiệt độ cực cao như nung gốm và sản xuất thủy tinh.
2, Kết hợp với môi trường sử dụng, đảm bảo độ bền và tính ổn định
Sự phức tạp của môi trường công nghiệp đặt ra thách thức nghiêm trọng đối với độ bền của cặp nhiệt điện và các yếu tố như không khí sử dụng, ăn mòn và nhiễu điện từ phải được xem xét đầy đủ khi lựa chọn.
Trong môi trường oxy hóa mạnh, chẳng hạn như lò nung nhiệt độ cao và buồng đốt, cặp nhiệt điện loại S, loại B và loại K có ưu điểm đáng kể về khả năng chống oxy hóa và có thể hoạt động ổn định trong thời gian dài; Trong môi trường oxy hóa hoặc khử yếu, cặp nhiệt điện loại J và loại T phù hợp hơn với điều kiện vận hành. Nếu có chất khí hoặc chất lỏng có tính ăn mòn cao trong môi trường, các lưỡng cực nhiệt điện thông thường rất dễ bị hư hỏng. Trong trường hợp này, có thể chọn cặp nhiệt điện có lớp phủ đặc biệt hoặc cặp nhiệt điện cách nhiệt bằng khoáng chất. Mặc dù chi phí ban đầu cao nhưng chúng có khả năng chống ăn mòn mạnh và tuổi thọ sử dụng hơn 5 năm với chi phí tổng thể thấp hơn.
Đối với những nơi có nhiễu điện từ mạnh như trạm biến áp và gần thiết bị tần số cao, nên chọn cặp nhiệt điện có kết cấu chống nhiễu để giảm tác động của tín hiệu điện từ đến việc truyền nhiệt điện. Trong các tình huống như rung động nghiêm trọng và bình áp suất cao, cặp nhiệt điện bọc thép có độ bền cơ học cao được ưu tiên. Ống bọc bảo vệ bằng kim loại của chúng có thể chống lại tác động từ bên ngoài một cách hiệu quả và đặc tính có thể uốn cong khiến chúng phù hợp với những không gian lắp đặt phức tạp.
3、 Tối ưu hóa hình thức cấu trúc dựa trên tốc độ phản hồi và đối tượng đo
Các kịch bản đo nhiệt độ khác nhau có các yêu cầu khác nhau về tốc độ phản hồi và dạng cấu trúc của cặp nhiệt điện. Trong các trường hợp cần tốc độ phản hồi cao để đo nhiệt độ luồng không khí tốc độ cao, đo nhiệt độ quá trình hàn, v.v., cặp nhiệt điện màng mỏng hoặc cặp nhiệt điện tiếp xúc là lựa chọn tốt nhất vì chúng có thể cảm nhận được sự thay đổi nhiệt độ tính bằng mili giây. Cặp nhiệt điện có đường kính dây lớn hơn có thể phản hồi chậm hơn nhưng chúng có độ bền tốt hơn và phù hợp với các tình huống không yêu cầu tốc độ thay đổi nhiệt độ cao nhưng yêu cầu hoạt động ổn định lâu dài.
Nếu đối tượng đo là vật chuyển động hoặc rung, cặp nhiệt điện cần có đủ độ bền cơ học và đặc điểm cấu trúc của cặp nhiệt điện bọc thép có thể đáp ứng chính xác yêu cầu này; Đối với môi trường ô nhiễm hóa chất, cặp nhiệt điện phải được trang bị ống bảo vệ để chống ăn mòn các bộ phận đo nhiệt độ; Khi có nhiễu điện mạnh, cặp nhiệt điện có mức cách điện cao có thể ngăn chặn hiện tượng méo tín hiệu một cách hiệu quả.
4, Chú ý đến sự cân bằng giữa độ chính xác và chi phí để đạt được hiệu quả chi phí tốt nhất
Yêu cầu về độ chính xác là một yếu tố thiết yếu trong việc lựa chọn, đồng thời xem xét việc kiểm soát chi phí. Đối với các tình huống như thí nghiệm nghiên cứu khoa học và sản xuất cao cấp đòi hỏi độ chính xác cực cao, cặp nhiệt điện loại S, loại R và các kim loại quý khác, mặc dù đắt tiền nhưng có thể mang lại độ chính xác đo cao nhất; Trong sản xuất công nghiệp thông thường, độ chính xác của cặp nhiệt điện loại K và loại N đã có thể đáp ứng yêu cầu và mang lại hiệu quả chi phí cao hơn.
Trong môi trường ăn mòn ở nhiệt độ cao, nếu quy trình cho phép sai số đo ± 1oC, có thể chọn sản phẩm tiêu chuẩn; Nếu cần độ chính xác cao ± 0,5oC thì nên chọn những mẫu cao cấp. Ngoài ra, thiết kế mô-đun của cặp nhiệt điện tạo điều kiện thuận lợi cho việc thay thế các bộ phận đo nhiệt độ tại chỗ, giảm chi phí bảo trì trong thời gian ngừng hoạt động và tiết kiệm hơn từ góc độ toàn bộ vòng đời.
5, Tuân thủ các thông số kỹ thuật để đảm bảo tuân thủ trong quá trình lắp đặt và sử dụng
Trong quá trình lựa chọn cũng cần phải tuân thủ nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật liên quan. Áp suất danh nghĩa của cặp nhiệt điện đề cập đến áp suất tĩnh bên ngoài mà ống bảo vệ có thể chịu được ở nhiệt độ vận hành và phải chọn mức áp suất thích hợp theo điều kiện làm việc thực tế; Độ sâu chèn tối thiểu không được nhỏ hơn 8-10 lần đường kính ngoài của ống bảo vệ để đảm bảo độ chính xác của phép đo; Về khả năng cách điện, nó không được nhỏ hơn 5 megohm ở nhiệt độ phòng và các yêu cầu cách nhiệt tương ứng cũng phải được đáp ứng ở nhiệt độ cao.
Đồng thời, cần chú ý đến quy tắc mã hóa mô hình của cặp nhiệt điện, làm rõ các thông số như số phân chia, cấp chống cháy nổ, cấp chính xác, hình thức lắp đặt và cố định cũng như vật liệu ống bảo vệ để đảm bảo rằng sản phẩm được chọn hoàn toàn phù hợp với nhu cầu thực tế.
6, Tham khảo lựa chọn kịch bản điển hình
Ngoài ra còn có các giải pháp khuyến nghị tương ứng cho việc lựa chọn cặp nhiệt điện trong các tình huống điển hình của các ngành khác nhau. Trong quá trình sơn tĩnh điện và sơn nướng, phạm vi nhiệt độ thường nằm trong khoảng từ 150oC đến 260oC. Lựa chọn cặp nhiệt điện loại K có hộp cách nhiệt 300 độ có thể đáp ứng yêu cầu; Nhiệt độ cho quá trình hàn nóng chảy lại và hàn sóng là khoảng 300oC. Nên sử dụng cặp nhiệt điện loại K không dây để theo dõi thời gian thực; Độ ổn định của cặp nhiệt điện loại N phù hợp hơn để theo dõi lâu dài khi nhiệt độ của quá trình phủ chân không nằm trong khoảng 300oC; Các kịch bản nhiệt độ cao như nung men và thiêu kết gốm có thể đạt nhiệt độ từ 750oC đến 1000oC và cặp nhiệt điện loại S hoặc loại N có thể cung cấp dữ liệu đo nhiệt độ cao chính xác.
Nói tóm lại, lựa chọn cặp nhiệt điện là một dự án có hệ thống đòi hỏi phải phân tích toàn diện các yếu tố khác nhau để chọn ra sản phẩm phù hợp nhất và cung cấp sự hỗ trợ đáng tin cậy cho việc đo và kiểm soát nhiệt độ.