ترموکوپل چیست و چه کاربردهایی دارد؟ / راهنمای کامل انتخاب

به گزارش سایت دیده‌بان ایران؛ داندازه‌گیری دقیق دما در فرآیندهای صنعتی یکی از مهم‌ترین الزامات کنترل و پایش تجهیزات است. در این میان، ترموکوپل‌ها به دلیل ساختار ساده، دوام بالا و قابلیت عملکرد در گستره وسیع دمایی، به یکی از پراستفاده‌ترین سنسورهای اندازه‌گیری دما تبدیل شده‌اند. شناخت اینکه ترموکوپل چیست، چه انواعی دارد و چگونه باید مدل مناسب را انتخاب کرد، نقش مهمی در افزایش دقت اندازه‌گیری و بهبود عملکرد سیستم‌های صنعتی خواهد داشت.

ترموکوپل چیست؟

به گزارش سایت دیده‌بان ایران، ترموکوپل یکی از پراستفاده‌ترین حسگرهای اندازه‌گیری دما در صنایع مختلف است که بر اساس اختلاف ولتاژ ایجادشده در محل اتصال دو فلز ناهمجنس عمل می‌کند. هنگامی که این دو فلز در معرض دماهای متفاوت قرار می‌گیرند، ولتاژی بسیار کوچک تولید می‌شود و دستگاه کنترل یا نمایشگر با تفسیر این ولتاژ، دمای لحظه‌ای را محاسبه می‌کند.

به دلیل ساختار ساده، سرعت پاسخ‌گویی مناسب، مقاومت حرارتی بالا و قابلیت استفاده در محیط‌های سخت، ترموکوپل صنعتی به یکی از گزینه‌های اصلی برای اندازه‌گیری دما در فرآیندهای فنی و مهندسی تبدیل شده است.

ساختار و نحوه عملکرد ترموکوپل

یک ترموکوپل از دو سیم فلزی مختلف تشکیل می‌شود که در یک نقطه به هم جوش داده شده‌اند. این نقطه، «جوش سرد» یا «اتصال گرم» نام دارد و دما دقیقاً در همین بخش اندازه‌گیری می‌شود. ولتاژ تولیدشده در ترموکوپل بسیار کم است، بنابراین استفاده از کابل مناسب، تجهیزات تقویت‌کننده و روش نصب صحیح نقش مهمی در دقت اندازه‌گیری دارند. در بسیاری از پروژه‌ها، علاوه بر انتخاب نوع سنسور، موضوعاتی مانند خرید کابل ترموکوپل نیز اهمیت زیادی دارد، زیرا کابل نامناسب می‌تواند داده‌های دمایی را دچار خطا کند.

معرفی انواع ترموکوپل

ترموکوپل‌ها بر اساس جنس فلزات، محدوده دمایی و دقت اندازه‌گیری در چند گروه اصلی طبقه‌بندی می‌شوند. هر نوع ترموکوپل برای شرایط ویژه‌ای طراحی شده است. در جدول زیر پرکاربردترین انواع ترموکوپل صنعتی معرفی شده‌اند:

یکی از مهم‌ترین انواع این سنسورها ترموکوپل تایپ s است که به دلیل دقت بالا و مقاومت حرارتی بسیار خوب، انتخاب اصلی در صنایع فولاد، ریخته‌گری، ذوب فلزات و کوره‌های دما بالا محسوب می‌شود.

کاربردهای ترموکوپل صنعتی

ترموکوپل صنعتی در بسیاری از بخش‌های تولیدی، تحقیقاتی و تجهیزات کنترل فرآیند کاربرد دارد. از مهم‌ترین موارد استفاده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• صنایع فولاد و ریخته‌گری برای اندازه‌گیری دماهای بسیار بالا

• کوره‌های صنعتی، کوره‌های عملیات حرارتی و آزمایشگاهی

• صنایع نفت، گاز و پتروشیمی

• تولید و فرآوری سیمان، کاشی و مواد معدنی

• صنایع غذایی، دارویی و کنترل دمای خطوط تولید

• سیستم‌های HVAC، بویلرها و دستگاه‌های تهویه صنعتی

• تجهیزات اندازه‌گیری دمای موتورها، توربین‌ها و اگزوزها

به دلیل تنوع در شرایط محیطی و محدوده دمای مورد نیاز، معمولاً انتخاب نوع سنسور و کابل متناسب با کاربرد، یکی از مهم‌ترین مراحل طراحی سیستم کنترل دما است.

نحوه انتخاب ترموکوپل مناسب

برای انتخاب سنسور مناسب، باید چند عامل کلیدی بررسی شود:

• محدوده دمایی

مهم‌ترین معیار، حداکثر و حداقل دمای محیط است. به عنوان مثال، نوع K اقتصادی و پرفروش است اما برای دماهای بسیار بالا، نوع S یا B انتخاب مناسب‌تری محسوب می‌شود.

• محیط و شرایط کاری

در محیط‌های خورنده، مرطوب یا دارای بخارات شیمیایی، باید از غلاف مناسب مانند Inconel، سرامیک یا استیل استفاده شود. در محیط‌های پرنویز نیز استفاده از کابل شیلددار ضروری است.

• دقت اندازه‌گیری

ترموکوپل‌های پلاتینی (S، R و B) دقت بیشتری نسبت به انواع معمولی دارند و برای کاربردهای حساس توصیه می‌شوند.

• جنس و نوع کابل

انتخاب کابل متناسب با نوع سنسور اهمیت زیادی دارد. کابل جبران‌ساز اشتباه، می‌تواند باعث خطای اندازه‌گیری در سیستم شود. کابل‌های مخصوص هر ترموکوپل معمولاً دارای کد رنگ و جنس فلزی استاندارد هستند.

کابل مخصوص ترموکوپل و اهمیت انتخاب صحیح

کابل‌های ترموکوپل برخلاف کابل‌های معمولی، باید دارای جنس رسانای هم‌سان یا سازگار با سنسور باشند تا اختلاف ولتاژی غیر واقعی ایجاد نشود. طول کابل، محیط نصب، شرایط نویز، و دمای محل عبور کابل، همگی در انتخاب نوع مناسب تأثیرگذارند.

به همین دلیل، در پروژه‌هایی مانند کنترل دمای کوره‌ها یا خطوط تولید حساس، خرید کابل ترموکوپل باید با دقت انجام شود تا از بروز خطا و کاهش دقت جلوگیری شود.

مزایای استفاده از ترموکوپل

• قابلیت اندازه‌گیری گستره وسیع دمایی

• مقاومت بالا در محیط‌های صنعتی

• سرعت پاسخ‌گویی قابل قبول

• قیمت مناسب نسبت به سنسورهای دقیق‌تر مانند RTD

• قابلیت استفاده در دستگاه‌های کوچک و بزرگ

• امکان ساخت در طول‌ها و طراحی‌های مختلف (غلاف، هد، اتصال سیمی و …)

جمع‌بندی

ترموکوپل یکی از مهم‌ترین ابزارهای اندازه‌گیری دما در حوزه صنعتی و آزمایشگاهی است. در پاسخ به پرسش «ترموکوپل چیست»، می‌توان گفت این سنسور بر اساس اختلاف ولتاژ بین دو فلز ناهمجنس عمل کرده و در انواع مختلفی مانند K، J، T، S و … تولید می‌شود.

انتخاب نوع مناسب وابسته به محدوده دمایی، شرایط محیطی، دقت مورد نیاز و نوع کابل است. در کاربردهای حرفه‌ای و دماهای بالا، استفاده از ترموکوپل تایپ s و کابل مناسب، عملکرد سیستم را به‌طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد.