چگونه می توان یک منطقه پلاتین را که دارای کالیبراسیون دمای آهسته در حال تغییر است، تشخیص داد؟

یک منطقه گرمایش بحرانی روی یک صفحه یک سال است که همان محصول را اجرا می کند. قطعات شروع به نشان دادن یک تغییر تدریجی و جزئی در کیفیت-نرم شدن مواد می کنند که نشان می دهد کمی بیش از حد گرم شده اند. اما نمایشگر کنترلر همان نقطه تنظیم کاملی را که همیشه دارد می خواند. خوانش دما دروغ می گوید و به آرامی از حقیقت دور می شود. ترموکوپل، مهره جوش داده شده کوچک از دو فلز که تنها پنجره کنترل کننده به گرمای صفحه است، بی سر و صدا در حال پیر شدن است. ساختار متالورژیکی آن در حال تغییر است و خروجی میلی ولت آن برای یک دمای معین به آرامی و بی‌صدا از کالیبراسیون خارج می‌شود.

ماهیت رانش ترموکوپل: یک خطای آهسته و تجمعی

ترموکوپل ها رایج ترین حسگرهای دما در سیستم های صفحه گرمایشی هستند. آنها ساده، ناهموار و ارزان هستند. با این حال، آنها کامل نیستند. با گذشت زمان، خواص ترموالکتریک دو سیم فلزی غیرمشابه به دلایل زیر تغییر می کند:

رشد غلاتدر ساختار کریستالی فلزی در دماهای بالا

اکسیداسیونسطوح سیم، به خصوص اگر غلاف محافظ آسیب دیده باشد

آلودگیاز محیط اطراف (به عنوان مثال، بخارات شیمیایی یا رطوبت به داخل چاه ترموکوپل نفوذ می کند)

کرنش مکانیکیدر محل اتصال جوش داده شده از چرخه حرارتی مکرر

این فرآیندهای پیری باعث می شود که خروجی میلی ولت ترموکوپل در دمای واقعی معین تغییر کند. این تغییر نامیده می شودرانش. رانش معمولاً آهسته است-در مرتبه 0.1-0.5 درجه در ماه برای ترموکوپل های نوع K در 200 درجه -، اما تجمعی است. پس از یک سال، خواندن می تواند 2 تا 5 درجه یا بیشتر کاهش یابد.

راکالیبراسیون دما تشخیص ناحیه صفحه رانشمشکل موذیانه است زیرا کنترل کننده همچنان یک نقطه تنظیم پایدار را نشان می دهد. اپراتور هیچ آلارمی نمی بیند. فقط کیفیت محصول یا یک اندازه گیری تأیید جداگانه نشان می دهد که چیزی اشتباه است.

چرا Drift اغلب به دما-وابسته است

ترموکوپل ممکن است در دمای اتاق (جایی که به ندرت استفاده می شود) به دقت خوانده شود، اما در دمای معمولی کارکرد به طور قابل توجهی جابجا می شود. این به این دلیل است که مکانیسم های پیری توسط گرما فعال می شوند. رشد دانه و اکسیداسیون به طور تصاعدی با دما تسریع می شود. ترموکوپلی که 1 درجه در 150 درجه رانش می کند ممکن است 5 درجه در 300 درجه رانش کند. بنابراین، بررسی کالیبراسیون باید در دمای واقعی فرآیند انجام شود، نه فقط در محیط.

مراحل تشخیصی گام به گام برای تشخیص رانش کالیبراسیون

روش زیر در طول یک قطع تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده انجام می شود. به یک استاندارد مرجع کالیبره شده و قابل ردیابی نیاز دارد.

تجهیزات مورد نیاز

مرجع دمای قابل ردیابی: یک RTD دقیق (ردیاب دمای مقاومتی) با یک بازخوانی کالیبره شده، یا یک کالیبراتور بلوک خشک- با یک پروب مرجع یکپارچه. مرجع باید دقت ± 0.1 درجه یا بهتر و گواهی کالیبراسیون فعلی قابل ردیابی با استانداردهای ملی (به عنوان مثال، NIST، UKAS) داشته باشد.

دسترسی به ابزار: وسیله ای برای قرار دادن پروب مرجع در همان محل ترموکوپل مشکوک. برای صفحه‌ای با ترموکوپل‌های تعبیه‌شده، ممکن است نیاز به یک چاه آزمایشی جداگانه یا یک کاوشگر موقت نصب‌شده-در مجاورت حسگر باشد.

فرم های اسناد و مدارک: گزارشی برای ثبت تاریخ، شناسایی منطقه، نقطه تنظیم، خواندن کنترلر، خواندن مرجع، و آفست محاسبه شده.

مرحله 1: صفحه را برای بررسی کالیبراسیون آماده کنید

صفحه به دمای کارکرد عادی خود (یا نقطه تنظیم معرف) رسیده است. فرآیند متوقف می شود و صفحه اجازه می دهد تا پایدار شود. کنترل کننده باید در حالت ثابت باشد (بدون نوسان برق، درجه حرارت تا 0.5± درجه برای حداقل 10 دقیقه پایدار باشد).

مرحله 2: پروب مرجع را وارد کنید

پروب مرجع تا حد امکان نزدیک به نوک ترموکوپل مشکوک قرار می گیرد. برای صفحات با چاه های ترموکوپل حفر شده، کاوشگر مرجع را می توان در یک چاه مجاور یا داخل یک چاه موقت ماشینکاری شده برای اهداف کالیبراسیون قرار داد. اگر چاهی وجود نداشته باشد، یک پایه RTD سطح- با خمیر رسانای حرارتی مستقیماً بالای ترموکوپل تعبیه شده به سطح صفحه متصل می شود.

مرحله 3: خواندن ها را ضبط کنید

پس از تثبیت پروب مرجع (معمولاً 2 تا 5 دقیقه)، مقادیر زیر ثبت می شوند:

دمای نمایشگر کنترل کننده برای منطقه مشکوک (T_control)

دمای پروب مرجع (T_ref)

نقطه تنظیم صفحه (T_set)

تفاوت (افست) به صورت زیر محاسبه می شود:آفست=T_control - T_ref

افست مثبت به این معنی است که کنترلر بالاتر از دمای واقعی می خواند (صفحه در واقع خنک تر از آنچه نشان داده شده است). آفست منفی به این معنی است که کنترل کننده کمتر از دمای واقعی می خواند (صفحه در واقع گرمتر از آنچه نشان داده شده است).

مرحله 4: مقایسه در برابر پایه یا مشخصات

افست اندازه گیری شده با موارد زیر مقایسه می شود:

آفست خط پایه در آخرین کالیبراسیون ثبت شد(مثلاً شش ماه پیش). تغییر در افست بیش از 0.5 درجه نشان دهنده رانش قابل توجه است.

تحمل سازنده(معمولاً 0.5± درجه برای صفحات دقیق). اگر افست از این تلورانس بیشتر شود، ترموکوپل از مشخصات خارج است.

مرحله 5: روند را مستند کنید

افست در نمودار تاریخچه کالیبراسیون برای آن منطقه ثبت می شود. افزایش مداوم و پیشرونده در افست در طول زمان، شواهد قطعی از پیری ترموکوپل است. به عنوان مثال:

ترموکوپل قدیمی خاطره ای از دمای واقعی است که به آرامی محو می شود، صدای فلزی آن به تدریج تغییر می کند.

اقدام اصلاحی موقت: تنظیم افست کنترلر

اگر دریفت در محدوده‌های قابل قبول باشد (مثلاً کمتر از 2 درجه) و جایگزینی برنامه‌ریزی‌شده نمی‌تواند فوراً انجام شود، می‌توان یک افست کنترل‌کننده (همچنین به آن تریم ورودی یا آفست کالیبراسیون نیز می‌گویند) اعمال کرد. اکثر کنترل کننده های دما اجازه می دهند که یک افست ثابت به قرائت ترموکوپل اضافه یا از آن کم شود. مقدار افست منفی خطای اندازه گیری شده است. به عنوان مثال:

خطای اندازه‌گیری شده: کنترل‌کننده 3 درجه بالا را می‌خواند (تغییر=+3 درجه)

تنظیم افست کنترلر: -3 درجه

پس از اعمال افست، قرائت کنترلر باید با پروب مرجع (در محدوده تلرانس ابزار) مطابقت داشته باشد.با این حال، افست تنها یک بانداژ موقت است.این قرائت را در یک دما تصحیح می کند، اما ممکن است در دماهای دیگر دقیق نباشد زیرا رانش می تواند غیرخطی- باشد. علاوه بر این، روند پیری ادامه دارد. آفست باید به صورت دوره ای دوباره-تنظیم شود.

احتیاط: تنظیم افست باید مستند باشد و دسترسی کنترل کننده به این تنظیم باید به پرسنل مجاز محدود شود. یک رکورد از مقدار افست و تاریخ تنظیم در کنار گزارش کالیبراسیون نگهداری می شود.

اقدام اصلاحی دائمی: تعویض ترموکوپل

هنگامی که یک رانش ثابت تأیید شد، ترموکوپل باید برای تعویض برنامه ریزی شود. سنسور پیری دارایی رو به زوال است. به حرکت خود ادامه خواهد داد و در نهایت از حد مجاز فراتر خواهد رفت. جایگزینی تنها درمان قطعی است.

برای ترموکوپل های صفحه ای تعبیه شده، تعویض ممکن است شامل موارد زیر باشد:

برداشتن صفحه از پرس

استخراج ترموکوپل قدیمی از چاه آن

قرار دادن یک ترموکوپل مدرج جدید از همان نوع

استفاده از خمیر حرارتی با دمای بالا برای اطمینان از تماس حرارتی خوب

دوباره-مجموعه و اعتبار{1}}منطقه

برای صفحات با ترموکوپل که در گلدان یا جوش داده شده اند، تعویض ممکن است نیاز به ارسال صفحه به یک مرکز خدمات واجد شرایط داشته باشد. در چنین مواردی، یک برنامه تعمیر و نگهداری باید برای این زمان از کار افتادگی برنامه ریزی شود.

دقت فنی: کدام نوع ترموکوپل بیشتر مستعد رانش است؟

برای کاربردهای صفحه گرمایش بحرانی (به عنوان مثال، تولید نیمه هادی یا تجهیزات پزشکی)، aترموکوپل نوع Nیا الفRTD دقیقبرای به حداقل رساندن رانش روی نوع K توصیه می شود. با این حال، بسیاری از صفحات موجود به دلیل هزینه و در دسترس بودن، از نوع K استفاده می کنند. در چنین مواردی، یک برنامه کالیبراسیون منظم (به عنوان مثال، هر 3 تا 6 ماه) ضروری است.

اهمیت کالیبراسیون در دمای عملیاتی

یک ترموکوپل ممکن است در 20 درجه (با استفاده از حمام یخ یا مرجع محیطی) صفر را نشان دهد اما در 180 درجه به طور قابل توجهی جابجا می شود. بنابراین، بررسی کالیبراسیون باید در دمای معمولی فرآیند انجام شود. یک کالیبراتور بلوک خشک قابل حمل{4} برای این منظور ایده آل است: شامل یک بلوک فلزی گرم شده با یک چاه برای پروب مرجع و یک چاه جداگانه برای ترموکوپل مشکوک است. بلوک روی دمای مورد نظر تنظیم می شود و هر دو سنسور در کنار هم قرار می گیرند. تفاوت مستقیم خوانده می شود.

اگر بلوک خشک-در دسترس نباشد، می‌توان از خود صفحه به عنوان منبع گرما استفاده کرد، همانطور که در مرحله 2 توضیح داده شد، پروب مرجع در مجاورت ترموکوپل قرار می‌گیرد.

ایجاد یک برنامه کالیبراسیون

فرکانس بررسی های کالیبراسیون به موارد زیر بستگی دارد:

نوع ترموکوپل: نوع K به بررسی های مکرر (هر 3 تا 6 ماه) نسبت به نوع N یا RTD (سالانه) نیاز دارد.

دمای عملیاتی: دماهای بالاتر رانش را سرعت می بخشد. برای صفحاتی که بالای 200 درجه کار می کنند، بررسی هر 3 ماه یکبار محتاطانه است.

بحرانی بودن فرآیند: برای فرآیندهایی که ایمنی{0}}قطعات حیاتی را تولید می‌کنند (مانند دستگاه‌های پزشکی، اجزای هوافضا)، کالیبراسیون باید قبل از هر کمپین تولید تأیید شود.

یک گزارش کالیبراسیون ساده و مستند برای هر منطقه امکان محاسبه نرخ رانش را می دهد. اگر یک منطقه دریفت ثابت مثلاً 0.2 درجه در ماه را نشان دهد، اپراتور می‌داند که ترموکوپل پس از یک بازه زمانی قابل پیش‌بینی از حالت تحمل خارج می‌شود و می‌توان جایگزینی آن را به طور پیشگیرانه برنامه‌ریزی کرد.

نتیجه گیری: تشخیص فریاد خاموش یک سنسور پیری

یک حرکت آهسته و مزمن فرآیند اغلب فریاد آرام یک سنسور دمای پیر است، مشکلی که با یک روال کالیبراسیون منظم تشخیص داده می شود و با یک جایگزین برنامه ریزی شده درمان می شود. هنگامی که یک منطقه صفحه ای قطعاتی را با کیفیت به تدریج در حال تغییر تولید می کند در حالی که نمایشگر کنترلر ثابت می ماند، دلیل احتمالی گرم کننده یا فرآیند نیست- بلکه ترموکوپل به آرامی کالیبراسیون را از دست می دهد. رانش ناشی از پیری متالورژیکی (رشد دانه، اکسیداسیون، آلودگی) است که خروجی سنسور را تغییر می‌دهد. تنها دفاع قابل اعتماد، بررسی کالیبراسیون منظم در برابر استاندارد مرجع قابل ردیابی است که در دمای عملیاتی معمولی انجام می شود. یک روند آفست مستند، رانش را نشان می دهد. تنظیم افست کنترلر را می توان به عنوان یک اقدام موقت اعمال کرد، اما درمان دائمی جایگزینی ترموکوپل است.

دقت یک فرآیند فقط به اندازه آخرین کالیبراسیون سنسورهای آن است. در صفحه گرم شده، مهره ترموکوپل کوچک تنها شاهد دمایی است که هر محصول را شکل می دهد. هنگامی که شهادت آن شروع به جابجایی می کند، تنها یک مرجع قابل ردیابی و یک جایگزین برنامه ریزی شده می تواند حقیقت را بازگرداند.