دوچرخه‌سواری حرارتی چگونه بر زندگی ترموکوپل در دوندگان داغ تأثیر می‌گذارد؟

چرخه حرارتی-گرمایش و سرمایش مکرر سیستم دونده داغ بین راه‌اندازی، تولید و خاموش شدن{1}}یکی از مضرترین عوامل استرس‌زا بر ترموکوپل‌ها است. هر چرخه به دلیل انبساط حرارتی تفاضلی بین پروب و سوراخ نصب، سنسور را تحت فشار مکانیکی قرار می دهد. اگر پروب از Inconel ساخته شده باشد (ضریب انبساط حرارتی ~14×10-6/درجه) و قالب فولادی (~12×10-6/درجه) باشد، پروب کمی بیشتر از سوراخ منبسط می شود. در طراحی با فنر-این افزایش طول فنر را فشرده می‌کند و تماس را حفظ می‌کند. با این حال، اگر نیروی فنر ناکافی باشد یا اگر کاوشگر به طور محکم بسته شده باشد، انبساط می تواند باعث کمانش پروب، خم شدن غلاف و ترک خوردن عایق معدنی داخلی شود. در طی صدها چرخه، این خستگی منجر به ایجاد ترک‌های ریز-در سیم‌ها می‌شود که باعث ایجاد مدارهای باز متناوب می‌شود. چرخه حرارتی همچنین اکسیداسیون آلیاژ ترموکوپل را تسریع می کند. هر بار که سنسور تا 350 درجه گرم می شود، سیم های نیکل-کروم و نیکل{17}}آلومل در سطح خود اکسید می شوند و به تدریج ترکیب خود را تغییر می دهند. این اکسیداسیون به صورت تجمعی{19}}کل زمان در دمای بالا است، اما تعداد چرخه‌ها اهمیت بیشتری دارد زیرا هر مرحله گرمایش اکسیژن تازه را وارد می‌کند و لایه‌های اکسید جدیدی ایجاد می‌کند. لایه اکسیدی در محل اتصال، خواص ترموالکتریک را تغییر می دهد و باعث رانش می شود که اغلب پس از خاموش شدن و راه اندازی مجدد می پرد. علاوه بر این، چرخه حرارتی باعث انبساط و انقباض عایق معدنی (MgO) می‌شود و شکستگی‌های میکرو- ایجاد می‌کند که اجازه ورود رطوبت را در دوره‌های خنک- زمانی که حسگر منقبض می‌شود و هوای مرطوب را می‌کشد، ایجاد می‌کند. رطوبت مقاومت عایق را کاهش می دهد و منجر به سر و صدا و خوانش نامنظم می شود. برای کاهش آسیب دوچرخه سواری، چندین استراتژی کمک می کند: از ترموکوپل هایی با غلاف ضخیم تر برای مقاومت در برابر کمانش استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که پیش بار فنر کافی است اما بیش از حد نیست. از ترکیبات ضد گیر-روی نخ ها استفاده کنید تا از گند زدگی که می تواند باعث اتصال شود، جلوگیری کنید. و از یک روال شروع نرم استفاده کنید که به تدریج منیفولد را قبل از اعمال قدرت کامل تا 150 درجه گرم می کند و شوک حرارتی را کاهش می دهد. برخی از تأسیسات سیاستی را اتخاذ می‌کنند که در بین استراحت‌های کوتاه دونده داغ را به طور کامل خنک نمی‌کنند-در دمای آماده به کار 150-180 درجه، تعداد چرخه‌های حرارتی کامل را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، انتخاب یک ترموکوپل با مواد غلاف انعطاف پذیرتر (به عنوان مثال، Inconel 600 نسبت به 316 ضد زنگ) مقاومت در برابر خستگی را بهبود می بخشد. سازندگان معمولاً عمر چرخه ترموکوپل‌های خود را-معمولاً 5000 تا 10000 چرخه برای واحدهای استاندارد و حداکثر تا 20000 چرخه برای نسخه‌های سنگین تعیین می‌کنند. ردیابی تعداد چرخه های حرارتی (نه فقط ساعات کار) به پیش بینی تعویض کمک می کند. به طور خلاصه، دوچرخه‌سواری حرارتی قاتل خاموش ترموکوپل‌ها است. با درک اثرات آن و اجرای اقدامات کاهشی، قالب‌گیرها می‌توانند عمر سنسور را افزایش دهند و زمان توقف برنامه‌ریزی نشده را کاهش دهند، به‌ویژه در کارخانه‌هایی که چندین شیفت با تغییرات مکرر قالب دارند.