Ako ovplyvňuje tepelné cyklovanie životnosť termočlánkov v horúcich bežcoch?

Tepelné cyklovanie-opakované zahrievanie a ochladzovanie systému horúcich vtokov medzi spustením, výrobou a vypnutím-je jedným z najškodlivejších stresových faktorov termočlánkov. Každý cyklus vystavuje snímač mechanickému namáhaniu v dôsledku rozdielnej tepelnej rozťažnosti medzi sondou a montážnym otvorom. Ak je sonda vyrobená z Inconelu (koeficient tepelnej rozťažnosti ~14×10⁻⁶/stupeň) a forma je oceľová (~12×10⁻⁶/stupeň), sonda sa roztiahne o niečo viac ako otvor. V pružinovom-konštrukcii táto zväčšená dĺžka stláča pružinu a udržiava kontakt. Ak je však sila pružiny nedostatočná alebo ak je sonda pevne upnutá, roztiahnutie môže spôsobiť vybočenie sondy, ohnutie plášťa a prasknutie vnútornej minerálnej izolácie. V priebehu stoviek cyklov vedie táto únava k mikro{12}}trhlinám v drôtoch, ktoré spôsobujú prerušované otvorené obvody. Tepelný cyklus tiež urýchľuje oxidáciu termočlánkovej zliatiny. Zakaždým, keď sa snímač zahreje na 350 stupňov , niklové-chrómové a nikel{17}}alumelové drôty na svojom povrchu oxidujú a postupne menia svoje zloženie. Táto oxidácia je kumulatívna,-celkový čas pri vysokej teplote je dôležitý, ale viac záleží na počte cyklov, pretože každá fáza zahrievania zavádza čerstvý kyslík a vytvára nové vrstvy oxidu. Vrstva oxidu na križovatke mení termoelektrické vlastnosti, čo spôsobuje drift, ktorý často po vypnutí a reštarte vyskočí. Tepelné cykly navyše spôsobujú, že sa minerálna izolácia (MgO) rozťahuje a zmršťuje, čím vznikajú mikro-trhliny, ktoré umožňujú prenikanie vlhkosti počas chladenia-, keď sa senzor zmršťuje a nasáva vlhký vzduch. Vlhkosť znižuje izolačný odpor, čo vedie k hluku a nepravidelným údajom. Na zmiernenie poškodenia spôsobeného cyklovaním pomáha niekoľko stratégií: použite termočlánky s hrubším plášťom, aby odolali vybočeniu; zabezpečte, aby predpätie pružiny bolo primerané, ale nie nadmerné; naneste na vlákna zmes proti zadieraniu, aby ste predišli zadretiu, ktoré môže spôsobiť zauzlenie; a použite rutinu mäkkého štartu, ktorá pred použitím plného výkonu postupne zahreje rozdeľovač na 150 stupňov, čím sa zníži tepelný šok. Niektoré zariadenia prijímajú zásadu, že medzi krátkymi prestávkami nie je úplne ochladzovaný horúci vtok-udržiavaním „pohotovostnej“ teploty 150-180 stupňov sa znižuje počet úplných tepelných cyklov. Navyše výber termočlánku s ťažším materiálom plášťa (napr. Inconel 600 nad 316 nerez) zlepšuje odolnosť proti únave. Výrobcovia často uvádzajú životnosť svojich termočlánkov-zvyčajne 5 000 až 10 000 cyklov v prípade štandardných jednotiek a až 20 000 cyklov v prípade verzií pre veľké zaťaženie. Sledovanie počtu tepelných cyklov (nielen prevádzkových hodín) pomáha predpovedať výmenu. Stručne povedané, tepelné cyklovanie je tichý zabijak termočlánkov. Pochopením jeho účinkov a implementáciou zmierňujúcich opatrení môžu formovače predĺžiť životnosť senzorov a znížiť neplánované prestoje, najmä v závodoch, ktoré pracujú na viac zmien s častými výmenami foriem.