การอ่านอุณหภูมิเทอร์โมคัปเปิลไม่ถูกต้อง? ทั้งหมดนี้เกิดจากความผันผวนของอุณหภูมิทางแยกความเย็น!

ในการผลิตทางอุตสาหกรรมรายวัน เทอร์โมคัปเปิลซึ่งมีประสบการณ์ด้านการวัดอุณหภูมินั้นถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-ต่างๆ อย่างไรก็ตาม วิศวกรหลายคนประสบปัญหาเรื่องผลลัพธ์การวัดที่ไม่ถูกต้อง สาเหตุที่แท้จริงใน 90% ของกรณีอยู่ที่ "การชดเชยอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อเย็น"

I. เหตุใดการชดเชยจุดเชื่อมต่อความเย็นจึงจำเป็น?

การวัดอุณหภูมิของเทอร์โมคัปเปิลจะขึ้นอยู่กับ "เอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริก": เมื่อโลหะสองชนิดที่ต่างกันก่อตัวเป็นวงจร ยิ่งอุณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างปลายทั้งสองมากเท่าไร ศักยภาพของเทอร์โมอิเล็กทริกที่สร้างขึ้น (สัญญาณ mV) ก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม มีหลักฐานที่ซ่อนอยู่: โต๊ะสอบเทียบเทอร์โมคัปเปิลถูกตั้งค่าไว้ที่อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อเย็น t₀=0 องศา !

หากอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อความเย็น (โดยปกติอยู่ที่กล่องรวมสัญญาณ) เบี่ยงเบนไปจาก 0 องศา ศักย์เทอร์โมอิเล็กทริกจะทำให้เกิดข้อผิดพลาด ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้เทอร์โมคัปเปิลชนิด K เมื่ออุณหภูมิจุดเชื่อมต่อเย็นเพิ่มขึ้นทุกๆ 10 องศา ข้อผิดพลาดในการวัดจะเพิ่มขึ้นประมาณ 2.5 องศา สมมติว่าอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อความเย็นจริงอยู่ที่ 30 องศา แต่ระบบมีค่าเริ่มต้นที่ t₀=0 องศา เมื่อทำการวัดวัตถุที่ 100 องศา ค่าที่แสดงอาจเป็นเพียง 70 องศา ซึ่งเกิดข้อผิดพลาดสูงถึง 30 องศา !

โรงงานเคมีแห่งหนึ่งเคยประสบความล้มเหลวในการชดเชยจุดเชื่อมต่อเย็น โดย DCS แสดงอุณหภูมิ 800 องศา ในขณะที่อุณหภูมิเตาไพโรไลซิสจริงสูงถึง 950 องศา ส่งผลให้ท่อเตาหลอมร้อนเกินไปและเสียรูป ส่งผลให้เกิดการสูญเสียอย่างรุนแรง

ครั้งที่สอง วิธีการชดเชยทางแยกเย็นทั่วไป

เพื่อแก้ปัญหาความผันผวนของอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อความเย็น โดยทั่วไปจะใช้วิธีการต่อไปนี้:

1. วิธีชดเชยลวด (ใช้บ่อยที่สุด)

แกนหลักของวิธีการชดเชยลวดคือการใช้ลวดโลหะราคาไม่แพงที่มีลักษณะเทอร์โมอิเล็กทริกเช่นเดียวกับเทอร์โมคัปเปิลเพื่อขยายจุดต่อความเย็นจาก-โซนอุณหภูมิสูงไปยังห้องควบคุมอุณหภูมิ-ที่มีความเสถียร (เช่น 25 องศา ±5 องศา )

ข้อควรระวัง: ลวดชดเชยจะต้องตรงกับประเภทเทอร์โมคัปเปิล (เช่น เทอร์โมคัปเปิลชนิด K- กับลวดชดเชย KX) และให้ความสนใจกับ "บวกไปบวก ลบไปลบ" โรงไฟฟ้าแห่งหนึ่งเคยประสบปัญหาการตัดสินอุณหภูมิกังหันผิดพลาดเกิน 100 องศา เนื่องจากการเชื่อมต่อสายไฟแบบกลับด้าน โดยทั่วไปความยาวของลวดชดเชยไม่ควรเกิน 15 เมตร มิฉะนั้นควรพิจารณาเครื่องส่งสัญญาณอุณหภูมิ

2. วิธีการชดเชยสะพาน

เมื่ออุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อความเย็นผันผวนอย่างมาก (เช่น ในการติดตั้งภายนอกอาคาร) สายไฟชดเชยอาจไม่เพียงพอ วิธีการชดเชยบริดจ์ใช้บริดจ์ที่ไม่สมดุลเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้า โดยชดเชยผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อเย็น

หมายเหตุสำคัญ: จุดสมดุลของสะพานชดเชยจะต้องตั้งค่าเป็น 0 องศา และแหล่งจ่ายไฟจะต้องมีเสถียรภาพ (ความผันผวนน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.1%); มิฉะนั้นจะเกิดข้อผิดพลาดใหม่ โรงงานเหล็กแห่งหนึ่งประสบข้อผิดพลาดในการวัดอุณหภูมิเกิน 15 องศา เนื่องจากความผันผวนของแหล่งจ่ายไฟ ขอแนะนำให้ปรับเทียบอย่างน้อยปีละครั้ง

3. วิธีอาบน้ำแข็ง (นิยมใช้ในห้องปฏิบัติการ)

จุดต่อความเย็นของเทอร์โมคัปเปิลถูกวางไว้ในส่วนผสมของน้ำแข็ง-เพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิคงที่ที่ 0 องศา วิธีการนี้ให้ความแม่นยำสูงแต่มีค่าใช้จ่ายสูงและไม่สะดวกในการบำรุงรักษา เหมาะสำหรับการวัดที่แม่นยำในห้องปฏิบัติการเป็นหลัก

4. วิธีแก้ไขการคำนวณ

มีการวัดอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อความเย็นจริง TH และการคำนวณค่าแก้ไขโดยใช้สูตร EAB(T,0)=EAB(T,TH) + EAB(TH,0) วิธีนี้เหมาะสำหรับระบบอัตโนมัติหรือการวัดอุณหภูมิด้วยคอมพิวเตอร์-

5. วิธีการชดเชยซอฟต์แวร์

ในระบบวัดอุณหภูมิสมัยใหม่ เซ็นเซอร์ เช่น เทอร์มิสเตอร์จะตรวจสอบอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อเย็น และสัญญาณจะถูกป้อนเข้าสู่คอมพิวเตอร์เพื่อการแก้ไขอัตโนมัติผ่านอัลกอริธึมซอฟต์แวร์ วิธีนี้มีความยืดหยุ่นและแม่นยำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิแบบหลาย-จุด

III. จะเลือกวิธีการชดเชยที่เชื่อถือได้และประหยัดที่สุดได้อย่างไร

การเลือกวิธีการชดเชยจุดเชื่อมต่อเย็นต้องพิจารณาความผันผวนของอุณหภูมิโดยรอบ ข้อกำหนดด้านความแม่นยำ และต้นทุนอย่างครอบคลุม:

สำหรับสภาพแวดล้อมภายในอาคารที่มีความผันผวนของอุณหภูมิเล็กน้อย (เช่น เวิร์คช็อปอุณหภูมิคงที่): วิธีการลวดชดเชยรวมกับวิธีการชดเชยอัตโนมัติภายในหรือการแก้ไขการคำนวณของเครื่องมือ ถือเป็นตัวเลือกที่ค่อนข้างประหยัดและเชื่อถือได้ โดยสามารถนำจุดเชื่อมต่อเย็นมาสู่สภาพแวดล้อมที่มั่นคง โดยมีต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำและการใช้งานที่ง่ายดาย

สำหรับไซต์งานกลางแจ้งหรืออุตสาหกรรมที่มีความผันผวนของอุณหภูมิมาก: วิธีการชดเชยลวดรวมกับวิธีการชดเชยบริดจ์หรือวิธีการชดเชยซอฟต์แวร์มีความน่าเชื่อถือมากกว่า การชดเชยบริดจ์สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบไดนามิก ในขณะที่การชดเชยซอฟต์แวร์มีความแม่นยำสูงและสามารถจัดการกับสถานการณ์ที่ซับซ้อนได้ แม้ว่าอย่างหลังอาจมีการลงทุนเริ่มแรกสูงกว่าเล็กน้อย แต่ก็สามารถหลีกเลี่ยงความสูญเสียที่มากขึ้นอันเนื่องมาจากข้อผิดพลาดในการวัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สำหรับห้องปฏิบัติการหรือการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง: วิธีการแช่น้ำแข็งมีความแม่นยำสูงสุด แต่ก็มีต้นทุนสูงเช่นกัน ทางเลือกควรขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านงบประมาณและความถูกต้อง

IV. รายการตรวจสอบการปฏิบัติ

ก่อนที่จะดำเนินการวัดอุณหภูมิ ขอแนะนำให้ตรวจสอบสิ่งต่อไปนี้อย่างรวดเร็ว:

รุ่นลวดชดเชยเข้ากันได้กับเทอร์โมคัปเปิ้ลอย่างสมบูรณ์หรือไม่

กล่องรวมสัญญาณอยู่ห่างจากแหล่งความร้อน ( มากกว่าหรือเท่ากับ 50 ซม.) หรือไม่ มีฉนวนกันความร้อนมั้ย?

หากใช้สะพานชดเชย การสอบเทียบครั้งสุดท้ายคือเมื่อใด

ในสภาพแวดล้อมการทำงาน อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อความเย็นผันผวนมากกว่า 5 องศาต่อชั่วโมงหรือไม่? (หากเป็นเช่นนั้น ให้พิจารณาแผนการชดเชยหรือมาตรการควบคุมอุณหภูมิที่มีเสถียรภาพมากขึ้น)

การตั้งค่าอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อเย็นเริ่มต้นใน DCS/เครื่องมือแสดงผลของระบบการวัดของคุณอยู่ที่ 0 องศา หรือไม่ (การตั้งค่าต้องมีการยืนยัน)