كيفية التمييز بين الشفة الثابتة-المزدوجات الحرارية المسبار المُثبتة، والمزدوجات الحرارية ذات صندوق التوصيل الملولب المتحرك، والسطح-الحشية المُثبتة-مقاييس الحرارة ذات المقاومة البلاتينية

عندما يتعلق الأمر بقياس درجة الحرارة في الصناعة، فإن نوع المستشعر الذي تختاره له تأثير مباشر على مدى دقة القياسات، ومدى عملها في بيئات مختلفة، ومدى سهولة صيانتها. ثلاثة أنواع شائعة من موازين الحرارة هي المزدوجات الحرارية ذات المسبار المثبتة على شفة ثابتة، والمزدوجات الحرارية ذات صندوق التوصيل الملولب المتحرك، ومقاييس الحرارة ذات المقاومة البلاتينية على السطح-الحشية المثبتة-. ترجع اختلافات التصميم بين هذه الأنواع إلى اختلاف احتياجات الختم وسهولة التركيب ومبادئ القياس. تقوم هذه الوثيقة بتقييم الاختلافات بين الأبعاد الثلاثة من أربعة أبعاد بشكل منهجي: الخصائص الهيكلية، وتقنية التثبيت، وسيناريوهات التطبيق، وخصائص الصيانة.




أ. الشفة الثابتة-المزدوجة الحرارية للمسبار: حجر الزاوية الصناعي للختم الصلب



تحتوي الشفة الثابتة-المزدوجة الحرارية المسبارية على-شفة معدنية قياسية مدمجة في النهاية. يتم تصنيع هذه الفلنجة عادةً وفقًا للمعايير الوطنية أو معايير ANSI ويتراوح حجمها من DN25 إلى DN50. 316L ويتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبيكة Inconel عادةً في المادة لأنها يمكنها التعامل مع التآكل طويل الأمد- الناتج عن درجات الحرارة المرتفعة والضغط العالي والوسائط شديدة التآكل في صناعات مثل إنتاج المواد الكيميائية والطاقة. طريقة التثبيت هي اتصال مركزي قوي. تثبت البراغي الحافة على-سطح الحافة المحجوز مسبقًا للمعدات، ويتم استخدام حشية الأسبستوس أو الحشية المعدنية الملفوفة الحلزونية أو الحشية المرنة من الجرافيت للتأكد من عدم وجود تسربات. هذا الهيكل يجعله مقاومًا جدًا للاهتزازات ومستقرًا بمرور الوقت، مما يجعله خيارًا جيدًا لقياس درجة الحرارة الأساسية في المفاعلات وأعمدة التقطير والمبادلات الحرارية الضخمة. وتتمثل فائدتها الرئيسية في أنها تغلق بشكل جيد، وهو أمر مهم بشكل خاص في المواقف التي تحتوي على سوائل قابلة للاشتعال أو الانفجار أو السامة، حيث تكون وصلات الحافة ضرورية للسلامة. ومع ذلك، فإن عملية التفكيك معقدة. يتضمن ذلك إيقاف التشغيل وخفض الضغط وإزالة العديد من البراغي. يكون سطح الحافة أيضًا عرضة للتشوه-الجزئي نتيجة لدورة درجة الحرارة، مما قد يتسبب في فشل الختم لاحقًا. يمكن للمزدوجات الحرارية مثل هذه أن تستمر لأكثر من خمس سنوات في خطوط أنابيب المصافي عند درجة الحرارة والضغط العاديين. ومع ذلك، في الأفران ذات درجات الحرارة العالية-التي تزيد عن 1200 درجة مئوية، قد يتسبب التمدد الحراري التفاضلي للشفة في حدوث تشققات إجهادية. وهذا يعني أنه يجب فحص قوة{20}الربط المسبق للمسامير بشكل منتظم.







ثانيا. مزدوجة حرارية من نوع صندوق التوصيل الملولب: حل مرن مزود بمسمار معياري- في التصميم



أهم شيء في المزدوجة الحرارية من نوع صندوق التوصيل الملولب هو أن أنبوب الحماية يحتوي على خيط خارجي قياسي مقطوع في جداره الخارجي. الأحجام الشائعة هي M27×2، G1/2، M33×2، وما إلى ذلك، وتكون المادة عادة من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 أو 316L. الجزء الملولب مصنوع كجزء من الأنبوب الواقي، مما يجعله قويًا. يتيح النوع الملولب المتحرك لأنبوب الحماية التحرك بشكل محوري داخل نطاق الخيط، مما يتيح لك تغيير عمق الإدخال ليناسب احتياجات القياس المتنوعة. وهذا يختلف عن الأنواع ذات الخيوط الثابتة. لتثبيت المزدوجة الحرارية، ما عليك سوى تثبيتها في الفتحة-المحفورة مسبقًا في الجهاز. للتأكد من أن الاتصال محكم الغلق، يمكنك استخدام-حشية مانعة للتسرب تتحمل درجات حرارة عالية، مثل حشية لف الجرافيت. يوجد صندوق التوصيل عادة في نهاية الأنبوب الواقي ويتم تصنيعه بشكل منفصل عن الجزء الملولب بحيث تكون الأسلاك والصيانة أسهل. هذا البناء صغير ولا يشغل مساحة كبيرة، لذا فهو جيد لقياس درجة الحرارة في أماكن مثل جدران الأنابيب، وأغلفة المحركات، ومداخن الغلايات. إنه منتشر على نطاق واسع في الصناعات البتروكيماوية والمعادن والطاقة. ميزتها هي أنه يمكن إزالتها بسهولة. للصيانة أو المعايرة، يمكن استبداله ببساطة عن طريق فكه، مما يجعل التشغيل والصيانة أكثر كفاءة لأنه لا حاجة إلى أدوات لحام أو إزالة الفلنجة. لكن الخطر الرئيسي هو تجريد الخيوط واللحام البارد. إذا كنت لا تستخدم عامل مضاد-للاحتجاز (مثل-معجون تشحيم ذو درجة حرارة عالية مع الجرافيت أو نيتريد البورون)، فيمكن لخيوط الفولاذ المقاوم للصدأ "اللحام البارد" في البيئات ذات درجات الحرارة العالية-، مما يجعل من الصعب تفكيكها أو حتى كسرها.







ثالثا. السطح - مقياس حرارة مقاوم من البلاتين من نوع الحشية: الخيار الأفضل لقياس الاتصال الدقيق



الميزة الرئيسية لمقياس الحرارة ذو المقاومة البلاتينية-المثبت على السطح هو تصميم التركيب من نوع الحشية-. يستخدم هذا التصميم حشية لربط مقاومة البلاتين مباشرة بسطح الجسم الذي يتم قياسه، مما يجعل مقياس الحرارة يستجيب بسرعة ويقيس بدقة. ويمكن تركيبه بطرق مختلفة، مثل البراغي أو المغناطيس. إنه جيد لقياس درجة حرارة السطح أو للتطبيقات التي يصعب فيها وضع المستشعر في الوسط، بما في ذلك أجهزة بثق البلاستيك أو معدات النسيج أو المشتتات الحرارية للمكونات الإلكترونية. يعتمد مبدأ القياس الخاص به على خصائص تغيير المقاومة لمقاومة البلاتين، وهو مناسب لبيئات درجة الحرارة المتوسطة والمنخفضة - (-200 درجة إلى 500 درجة)، مما يوفر دقة وثبات أعلى للقياس. عادة ما تكون الحشيات مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو النحاس، مما يضيف دعمًا إضافيًا ويمنع الأشياء من التسرب. إنهم يعملون بشكل جيد في المواقف التي تتطلب الاستجابة السريعة والاتصال الحميم، بما في ذلك في الصناعات الغذائية والصناعات الدوائية. يمنحها هذا البناء القدرة على الاستجابة بسرعة وسهولة التركيب، مما يجعلها رائعة للتطبيقات التي تحتاج إلى تحكم دقيق في درجة الحرارة. واحدة من أفضل ميزاتها هي أنها قد تلامس سطح الجسم الذي يتم قياسه مباشرة، مما يقلل من عدم دقة التوصيل الحراري. ويمكن أيضًا تركيبها بعدة طرق لتناسب أشكال الأسطح المختلفة. ولكن مدى جودة الختم يعتمد على مدى ملاءمة الحشية للسطح. إذا تشوهت الحشية في حالات الضغط العالي أو درجات الحرارة المرتفعة، فقد يتسبب ذلك في حدوث أخطاء في القياس. أيضًا، تستجيب موازين الحرارة ذات المقاومة البلاتينية بسرعة، لكنها لا يمكنها قياس سوى نطاق محدود من درجات الحرارة. وهذا يجعلها غير جيدة لاستشعار درجات الحرارة التي تتغير بسرعة.







رابعا. منطق الاختيار: العثور على الحل الأفضل بناءً على كيفية عمل الأشياء



يعتمد اختيار الأنواع الثلاثة من أجهزة الاستشعار في الغالب على التنازلات-التي يجريها المهندسون. تعتبر المزدوجات الحرارية من النوع - ذات الشفة الثابتة - جيدة لقياس درجات الحرارة الحرجة التي تحتاج إلى درجة عالية من الختم والسلامة؛ تعتبر المزدوجات الحرارية من نوع صندوق التوصيل الملولب المتحرك - جيدة للتطبيقات التي تحتاج إلى صيانة منتظمة أو تعديل مرن لعمق الإدخال؛ ومقاييس الحرارة المقاومة البلاتينية من النوع -الحشية المثبتة على السطح- مفيدة لقياس درجات حرارة السطح أو المواقف التي يصعب فيها إدخال مقياس الحرارة في الوسط. عند اختيار جهاز استشعار، يجب أن تفكر في الضغط المتوسط، ونطاق درجة الحرارة، والتآكل، وشدة الاهتزاز، وتكرار الصيانة. يجب ألا تعتمد اختيارك فقط على مدى سهولة التثبيت أو كيفية عمل مبدأ القياس. سيساعد ذلك نظام قياس درجة الحرارة على العمل بشكل جيد لفترة طويلة. في المفاعل الكيميائي، تكون المزدوج الحراري من النوع -المثبت على شفة ثابتة-هو الخيار الوحيد. بالنسبة لنقاط قياس الأنابيب التي تحتاج إلى الاستبدال بسرعة أو تغيير عمق إدخالها، فقد يكون صندوق التوصيل الملولب المتحرك من نوع -المزدوجة الحرارية أفضل. لقياس درجة حرارة سطح المكونات الإلكترونية، يمكن أن يوفر مقياس الحرارة المقاوم البلاتيني-الحشية المثبتة على السطح-القياسات الأكثر دقة وأسرع. من خلال مطابقة نوع المستشعر بعناية مع الظروف التي سيتم استخدامه فيها، يمكنك جعل نظام قياس درجة الحرارة أكثر موثوقية وفعالية-من حيث التكلفة.