در زمینه اندازهگیری دمای صنعتی، انتخاب نوع سنسور مستقیماً بر دقت اندازهگیری، سازگاری محیطی و سهولت نگهداری تأثیر میگذارد. ترموکوپل های کاوشگر فلنجی ثابت، ترموکوپل های جعبه اتصال رزوه ای متحرک و دماسنج های مقاومتی پلاتین جعبه اتصال رزوه ای ثابت سه ساختار معمولی هستند که تفاوت های طراحی آنها ناشی از الزامات مختلف برای آب بندی، سهولت نصب و اصول اندازه گیری است. موارد زیر به طور سیستماتیک تفاوتهای بین این سه بعد را از چهار بعد تجزیه و تحلیل میکند: ویژگیهای ساختاری، مکانیسم نصب، سناریوهای کاربردی و ویژگیهای تعمیر و نگهداری.
I. ترموکوپل پروب نصب شده با فلنج ثابت: سنگ بنای صنعتی آب بندی صلب
ویژگی اصلی ترموکوپل پروب نصب شده با فلنج ثابت، فلنج فلزی استاندارد شده یکپارچه آن در انتهای آن است که معمولاً از مشخصات ملی DN25 تا DN50 یا ANSI استفاده می کند. این ماده اغلب فولاد ضد زنگ 316 لیتری یا آلیاژ Inconel برای مقاومت در برابر فرسایش طولانی مدت ناشی از دمای بالا، فشار بالا و محیط های بسیار خورنده در صنایعی مانند تولید مواد شیمیایی و برق است. روش نصب آن یک اتصال سفت و مرکزی است - فلنج با استفاده از پیچ و مهره روی سطح فلنج از قبل موجود تجهیزات فشار داده میشود، با یک واشر آزبست، واشر مارپیچی فلزی یا واشر گرافیتی انعطافپذیر در بین آنها برای رسیدن به نشتبندی صفر-. این ساختار مقاومت عالی در برابر ارتعاش و پایداری درازمدت دارد و برای نقاط اندازهگیری دمای هسته در راکتورها، ستونهای تقطیر و مبدلهای حرارتی بزرگ مناسب است. مزیت آن در آب بندی قابل اعتماد آن است، به ویژه در محیط های قابل اشتعال، مواد منفجره یا سمی که اتصال فلنج یک انتخاب ایمنی اجباری است. با این حال، فرآیند جداسازی قطعات پیچیده است و نیاز به خاموش کردن، کاهش فشار و برداشتن پیچهای متعدد دارد و سطح فلنج به دلیل چرخه حرارتی در معرض تغییر شکل{12} است که منجر به شکست آببندی بعدی میشود. در خطوط لوله پالایشگاه در دما و فشار معمولی، طول عمر چنین ترموکوپلهایی میتواند به بیش از 5 سال برسد، اما در کورههای با دمای بالای 1200 درجه، انبساط حرارتی دیفرانسیل فلنج همچنان ممکن است باعث ایجاد ترکهای تنشی شود که نیاز به بازرسی منظم از نیروی پیش{17} سفت کردن پیچ دارد. II. ترموکوپل با نصب رزوه ای قابل تنظیم و جعبه اتصال: یک پیچ مدولار انعطاف پذیر{20}}در راه حل
ویژگی کلیدی ترموکوپل ها با نصب رزوه ای قابل تنظیم و جعبه اتصال این است که لوله محافظ آنها دارای رزوه های خارجی استاندارد است که روی دیواره بیرونی آن ماشین کاری شده است. مشخصات متداول شامل M27×2، G1/2، M33×2 و غیره است و مواد معمولاً 304 یا 316L فولاد ضد زنگ است. قسمت رزوه ای به طور یکپارچه با لوله محافظ تشکیل شده است و استحکام ساختاری را تضمین می کند. برخلاف انواع رزوههای ثابت، نوع رزوهای قابل تنظیم به لوله محافظ اجازه میدهد تا به صورت محوری در محدوده رزوهای حرکت کند، بنابراین بهطور انعطافپذیری عمق درج را برای انطباق با نیازهای اندازهگیری مختلف تنظیم میکند. در حین نصب، ترموکوپل به سادگی به-سوراخ رزوهدار داخلی از قبل رزرو شده تجهیزات پیچ میشود، و از یک واشر آببندی با دمای بالا (مانند واشر سیم پیچ گرافیتی) برای دستیابی به یک اتصال هوابند استفاده میشود. جعبه اتصال معمولاً در انتهای لوله محافظ قرار دارد و برای سیم کشی و نگهداری آسان، جدا از قسمت رزوه دار طراحی می شود. این سازه جمع و جور است و فضای کمی را اشغال می کند و آن را برای نقاط اندازه گیری دمای معمولی مانند دمای دیواره لوله، محفظه موتور و دودکش های دیگ مناسب می کند. در صنایع پتروشیمی، متالورژی و برق بسیار رایج است. مزیت آن در جداشدگی قوی آن نهفته است. تعمیر و نگهداری یا کالیبراسیون فقط مستلزم بازکردن پیچ دستگاه برای جایگزینی است، نیاز به جوشکاری یا ابزارهای برداشتن فلنج را از بین می برد و کارایی و کارایی تعمیر و نگهداری را تا حد زیادی بهبود می بخشد. با این حال، خطر کلیدی در جدا کردن رزوه و جوش سرد نهفته است-اگر از یک ترکیب ضد-ضد گیر (مانند خمیر روانکاری با دمای بالا حاوی گرافیت یا نیترید بور) استفاده نشود، رزوههای فولادی ضد زنگ مستعد "جوشکاری سرد" یا حتی منجر به "جوشکاری سرد" هستند شکستگی
III. دماسنجهای مقاومتی پلاتینیوم با نصب رزوهای ثابت و جعبه اتصال: راهحلی ترجیحی برای اندازهگیری با دقت بالا{1}}
ویژگی کلیدی دماسنج های مقاومتی پلاتین با نصب رزوه ای ثابت و جعبه اتصال این است که لوله محافظ آنها دارای رزوه های خارجی استاندارد است که روی دیواره بیرونی آن ماشین کاری شده است. مشخصات معمول مشابه ترموکوپل های رزوه ای قابل تنظیم است، اما ممکن است در این ماده از مواد هاستلوی یا سرامیکی مقاوم در برابر خوردگی- استفاده شود. روش نصب یک اتصال رزوه ای ثابت است. لوله محافظ و جعبه اتصال مستقیماً توسط رزوه ها ثابت می شوند و عمق درج را نمی توان مانند نوع رزوه ای قابل تنظیم تنظیم کرد. جعبه اتصال به طور مستقل برای سیم کشی و نگهداری آسان طراحی شده است. اصل اندازهگیری آن بر اساس ویژگیهای تغییر مقاومت مقاومت پلاتین است، مناسب برای محیطهای دمای متوسط و پایین-(-200 درجه تا 500 درجه)، و میتواند دقت و پایداری اندازهگیری بالاتری را ارائه دهد. این ساختار سرعت پاسخگویی سریع و نصب راحت را فراهم می کند و آن را به ویژه برای کاربردهایی که نیاز به کنترل دما دقیق دارند، مانند فرآوری مواد غذایی و صنایع داروسازی، مناسب می کند. مزایای آن در دقت اندازه گیری بالا، ارائه بازخورد دما دقیق تر، و طراحی مستقل جعبه اتصال طول عمر قطعات الکترونیکی را افزایش می دهد. با این حال، در حالی که عملکرد آببندی آن نسبت به ترموکوپلهای{12} رزوه ثابت برتری دارد، نسبت به ترموکوپلهای ثابت{13}}فلنجی، و ساختار آن نسبتاً پیچیده و پرهزینه است.
IV. منطق انتخاب: تطبیق راه حل بهینه بر اساس شرایط عملیاتی
انتخاب این سه نوع حسگر اساساً نتیجه مبادله- مهندسی است. ترموکوپلهای ثابت-پراب نصبشده با فلنج-برای نقاط اندازهگیری دمای بحرانی که به آببندی و ایمنی بسیار بالا نیاز دارند، مناسب هستند. ترموکوپلهای جعبه اتصال متحرک-روی نخ برای کاربردهایی که نیاز به تعمیر و نگهداری مکرر یا تنظیم انعطافپذیر عمق درج دارند، مناسب هستند. در حالی که دماسنجهای مقاومتی پلاتینیومی جعبه اتصال رزوهای ثابت، دقت بالا و پاسخ سریع را در اولویت قرار میدهند، که برای محیطهای با دمای متوسط و پایین-که نیاز به تماس نزدیک دارند، مناسب است. هنگام انتخاب یک سنسور، باید فشار متوسط، محدوده دما، خورندگی، شدت ارتعاش، و فرکانس نگهداری را مورد توجه قرار داد تا از تصمیم گیری صرفاً بر اساس سهولت نصب یا اصل اندازه گیری اجتناب شود تا از عملکرد پایدار دراز مدت سیستم اندازه گیری دما اطمینان حاصل شود. به عنوان مثال، در یک راکتور شیمیایی، یک ترموکوپل{10}}فلنجی ثابت{11}}تنها گزینه است. برای نقاط اندازه گیری لوله که نیاز به تعویض سریع یا تنظیم عمق درج دارند، ترموکوپل جعبه اتصالی متحرک-روی نخ ممکن است مناسب تر باشد. و در فرآوری مواد غذایی، یک دماسنج مقاومتی پلاتینی جعبه اتصالی رزوه ای ثابت می تواند بهترین دقت اندازه گیری و سرعت پاسخ را ارائه دهد. با تطبیق دقیق نوع سنسور با شرایط عملیاتی، قابلیت اطمینان و اثربخشی هزینه{15}سیستم اندازهگیری دما را میتوان به میزان قابل توجهی بهبود بخشید.
