จะติดตั้ง Thermocouple เราต้องรู้อะไรบ้าง?

สำหรับท่านที่ยังไม่เคยติดตั้ง Thermocouple ก็อาจมีความกังวลว่าจะติดตั้งอย่างไร? ให้ถูกต้องและไม่มีปัญหา ซึ่งกระบวนการติดตั้งนั้น เป็นกระบวนการที่มีผลต่อการทำงานและสามารถยืดอายุการใช้ให้กับ Thermocouple ได้ดีอีกด้วย โดยทาง Factomart.com ได้รวบรวมปัจจัยต่างๆ ที่ใช้คำนึงถึงในการติดตั้ง เพื่อเพิ่มความระแวดระวัง และ ช่วยจัดการความกังวลในเรื่องการติดตั้งให้กับท่านได้อย่างดีเลยนะครับ 

โดยเนื้อหาในส่วนนี้จะเป็นการเติมความรู้ความเข้าใจในเรื่องของ Thermocouple คือ อะไร? เพื่อให้เกิดความเข้าใจและสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการเลือก กลุ่มสินค้าของ Thermocouple ได้อย่างเหมาะสม โดยรายละเอียดจะเป็นอย่างไรนั้น มาติดตามกันได้เลยนะครับ 

จะติดตั้ง Thermocouple เราต้องรู้อะไรบ้าง?

ในการติดตั้ง Thermocouple เพื่อใช้งานวัดอุณหภูมินั้น จริงๆ แล้วไม่ใช่เรื่องยาก แต่ถ้าต้องการให้เกิดประสิทธิภาพในการใช้งานสูงสุด จำเป็นต้องศึกษารายละเอียดปลีกย่อยจำนวนมาก ซึ่งสามารถที่จะอธิบายเป็นหัวข้อต่างๆ ได้ดังนี้

  1. การเชื่อมต่อวงจรเทอร์โมคัปเปิล

  2. สายนำสัญญาณสำหรับเทอร์โมคัปเปิลประเภทต่างๆ

  3. การเชื่อมต่อสัญญาณเทอร์โมคัปเปิล

  4. การใช้งาน Transmitter สำหรับส่งสัญญาณเทอร์โมคัปเปิลในระยะทางไกล

  5. รูปร่างเทอร์โมคัปเปิลแบบต่างๆ

  6. มาตรฐานเกลียวที่นิยมใช้กับ Thermocouple Sensor

  7. การป้องกันเทอร์โมคัปเปิลด้วยเทอร์โมเวลล์ Thermowell

  8. วัสดุที่ใช้ทำหัววัดอุณหภูมิ Probe Material

  9. อายุการใช้งานของเทอร์โมคัปเปิล

  10. สภาพแวดล้อมในการติดตั้งเทอร์โมคัปเปิล

เมื่อได้ศึกษารายละเอียดเหล่านี้ได้ครบถ้วนแล้ว ทางเรามีความมั่นใจว่า ผู้ใช้งานจะสามารถใช้งาน Thermocouple ได้อย่างถูกต้อง โดยไม่เกิดความผิดพลาดในการใช้งาน และ ยังเป็นการยืดอายุการใช้งานตัวเซ็นเซอร์ได้อีกด้วย

 

1.การเชื่อมต่อวงจรเทอร์โมคัปเปิล

เทอร์โมคัปเปิลแบบอนุกรม เป็นการต่อวงจรในลักษณะกลับขั้วกัน เพื่อวัตถุประสงค์ในการใช่้งานวัดอุณหภูมิในจุดที่เปลี่ยนแปลงบ่อยๆ ในช่วงนาที การรวมสัญญาณจะทำให้ง่ายต่อการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย โดยค่าแรงดัน EMF ที่ได้จากรูปด้านล่างสามารถหาค่าได้จากสมการ EMF=ET1+ET2+ET3

รูปที่ 1 วงจรเทอร์โมคัปเปิลแบบอนุกรม

 

เทอร์โมคัปเปิลแบบขนาน สำหรับการวัดอุณหภูมิแบบเฉลี่ยในระบบขนาดใหญ่ หรือจุดที่ต้องการวัดอุณหภูมิแบบละเอียด เช่น อุณหภูมิขาออกของอากาศยาน โดยค่าอุณหภูมิที่วัดได้จากรูปด้านล่างสามารถหาค่าได้จากสมการ EMF=T1+T2+T33

รูปที่ 2 วงจรเทอร์โมคัปเปิลแบบขนาน

 

2.สายนำสัญญาณสำหรับเทอร์โมคัปเปิลประเภทต่างๆ

ในการเชื่อมต่อตัวเทอร์โมคัปเปิลกับตัวเครื่องมือวัดหรืออุปกรณ์ควบคุมต่างๆ จำเป็นต้องเดินสายไฟในการเชื่อมต่อ แต่จากประสบการณ์พบว่าผู้ใช้งานส่วนใหญ่มักจะเข้าใจผิดว่าสามารถใช้สายไฟแบบไหนก็ได้ในการนำสัญญาณ แต่จริงๆ แล้วเป็นสิ่งที่ผิด เนื่องจากสายไฟ หรือ สายนำสัญญาณทั่วๆไปนั้น มีคุณสมบัติของโลหะที่ต่างกัน ซึ่งอาจทำให้เกิดจุดวัดใหม่ Sensing Poing ที่เป็นสาเหตุหลักในการเกิด EMF เพิ่มขึ้นในระบบ ทำให้ค่าอุณหภูมิที่วัดได้ผิดเพี้ยน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้สายนำสัญญาณที่ออกแบบมาสำหรับเทอร์โมคัปเปิลโดยเฉพาะ ซึ่งมีอยู่ 2 แบบด้วยกัน

  1. Thermocouple Wire Grade ตัววัสดุที่ใช้ทำนั้นจะเป็นไปตามมาตรฐานของเทอร์โมคัปเปิล เช่น Type J = Iron/Constantan, Type K = Chromel/Alumel, Type T = Copper/Constantan โดยจะมีราคาที่สูงกว่า Thermocouple Extension Wires Grade โดยสามารถเชื่อมปลาย Spot Welding เพื่อวัดอุณหภูมิได้เลย

  2. Thermocouple Extension Wires Grade ตัววัสดุที่ใช้ทำนั้นจะทำจากโลหะอัลลอยเนื่องจากมีราคาถูกกว่า และทำให้ต้นทุนในการใช้งานและติดตั้งลดลง และใช้สำหรับเชื่อมต่อสัญญาณจากตัว Thermocouple Sensor ไปยังเครื่องมือวัดเท่านั้น ภายใต้อุณหภูมิสภาวะแวดล้อมที่ไม่สูงมากตามคุณสมบัติของฉนวนที่หุ้มสายเทอร์โมคัปเปิล นอกจากนี้ตัวสายต่อเทอร์โมคัปเปิลแบบนี้ ยังไม่สามารถเชื่อมต่อปลายเพื่อทำเป็นจุดวัดอุณหภูมิ Sensing Point ได้

วิธีดูรหัสของ Thermocouple Wire Grade และ Thermocouple Extension Wires Grade นั้นจะดูจากรหัสขึ้นต้น เช่น

KX= เป็นสาย Thermocouple Extension Wires Grade แบบ Type K

K= เป็นสาย Thermocouple Wires Grade แบบ Type K

สำหรับขนาดของสายเทอร์โมคัปเปิลนั้น จะนิยมบอกเป็นหน่วย mm  หรือ AWG ซึ่งเราสามารถแปลงค่าหน่วยของทั้งสอง ได้ตามตารางด้านล่าง

รูปที่ 1 การเทียบหน่วย Diameter เป็น AWG ของสายเทอร์โมคัปเปิล

รูปที่ 2 การเชื่อมต่อตัวเทอร์โมคัปเปิลกับตัวเครื่องมือวัด

3.การเชื่อมต่อสัญญาณเทอร์โมคัปเปิล

ในการเชื่อมต่อ Thermocouple กับตัวเครื่องมือวัดนั้น หรือ เทอร์โมคัปเปิลกับเทอร์โมคัปเปิลเองก็ตาม เราสามารถเชื่อมต่อได้หลากหลายรูปแบบ โดยขึ้นอยู่กับตัวเทอร์โมคัปเปิลเองว่าปลายสายออกมาแบบไหน เช่น เป็น Terminal Box, Connector หรือ เป็น Lead wires ธรรมดา แต่สิ่งที่สำคัญสำหรับการเชื่อมต่อนั้นคือ ต้องใช้อุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับตัวเทอร์โมคัปเปิลที่ตรงกับชนิดของเทอร์โมคัปเปิลเท่านั้น

เพื่อป้องกันการเกิดปัญหาเรื่อง จุดต่ออ้างอิงใหม่ Reference Junction ใหม่ตามกฎ Law of intermediate temperature ที่ได้กล่าวไว้ในตอนต้น ซึ่งทำให้ค่าอุณหภูมิที่วัดได้มีความผิดพลาด อุปกรณ์ที่ใช้การการเชื่อมต่อหรือพักสายเทอร์โมคัปเปิลได้แก่


Terminal

เป็นเทอร์มินอลที่ใช้ในการพักสายเทอร์โมคัปเปิลก่อนที่จะต่อไปใช้งาน วัสดุโดยส่วนใหญ่จะทำจาก Ceramic, Bakelite และส่วนของตัวนำทำจาก ทองเหลืองชุบนิเกิล nickel coated brass และสกรูทำจากสแตนเลสหรือทองเหลืองชุบนิเกิล โดยส่วนนี้จะอยุ้ใกล้กับจุดวัดอุณหภูมิ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทนต่ออุณหภูมิสภาพแวดล้อม ทนต่อการสั่นสะเทือนสำหรับแบบที่ใช้สปริง โดยเทอร์มินอลเหล่านี้มีหลากหลายรูปแบบ ทั้ง 2 ขั้ว 4 ขั้ว ตามรูปด้านล่าง

รูปที่ 3 ตัวอย่าง Therminal  ต่อสายเทอร์โมคัปเปิล

Sensor Connection Head

เป็นอุปกรณ์ที่ในการจับยึดตัว Terminal และตัวเทอร์โมคัปเปิล ซึ่งมีทั้งแบบเปิดและแบบปิดขึ้นอยู่กับการใช้งาน วัสดุโดยส่วนใหญ่จะทำจาก Bakelite, Stainless, Aluminium โดย Sensor Connection Head เหล่านี้มีหลากหลายรูปแบบ ตามรูปด้านล่าง

รูปที่ 4 ตัวอย่าง Sensor Connection Head ของเทอร์โมคัปเปิล

 

Connector

เป็นคอนเนคเตอร์สำหรับเทอร์โมคัปเปิล ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะให้ใช้งานกับเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ  วัสดุทำจาก Thermoplastic หรือ Ceramic โดยสามารถใช้ในการเชื่อมต่อระหว่างเทอร์โมคัปเปิลกับเทอร์โมคัปเปิล หรือเทอร์โมคัปเปิลกับเครื่องมือวัด และป้องกันการต่อกลับขั้ว ซึ่งจะมีอยู่ 2 ขนาด ที่ใช้อยู่คือแบบ Standard และ Mini โดย Standard ตัวนำไฟฟ้าจะเป็นแบบกลม และแบบ Mini ตัวนำไฟฟ้าจะเป็นแบบแบน โดยยังคงรหัสสีของเทอร์โมคัปเปิลไว้เหมือนเดิม

รูปที่ 5 ตัวอย่าง Connector ของเทอร์โมคัปเปิล

รูปที่ 6 Color Code ของ ANSI Thermocouple Connector

 

4.การใช้งาน Transmitter สำหรับส่งสัญญาณเทอร์โมคัปเปิลในระยะทางไกล

หลายครั้งมักมีคำถามเกี่ยวกับระยะทางในการเดินสาย Thermocouple ซึ่งจริงๆ แล้วปัจจัยที่จะมีผลต่อระยะทางว่าได้ใกล้หรือไกลนั้น จะขึ้นอยู่กับปัจจัยหลักๆ อยู่ 2 ปัจจัย คือ ปัจจัยภายใน และ ปัจจัยภายนอก

ปัจจัยภายใน

ได้แก่ค่าความต้านทานภายในสายเทอร์โมคัปเปิลเอง ซึ่งโดยปกติแล้วจะแปรผันตามความยาวสายและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของสาย ซึ่งปกติจะต้องมีความต้านรวมของสายทั้งสองเส้นไม่เกิน 100 โอห์ม เพื่อป้องกันการลดทอนแรงดัน EMF ที่เกิดขึ้น

ปัจจัยภายนอก

ได้แก่การถูกรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก เนื่องจากเป็นที่รู้ดีกันอยู่แล้วว่า เมื่อมีสนามแม่เหล็กตักผ่านตัวนำไฟฟ้าจะเกิดกระแสไหล ซึ่งจะเป็นการเสริมหรือลดทอนค่าแรงดัน EMF จริงๆ ที่เกิดขึ้น ซึ่งต้นกำเนิดของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ได้แก่สายไฟขนาดใหญ่ มอเตอร์ไฟฟ้า ซึ่งพบเห็นได้โดยทั่วไปในในโรงงานอุตสาหกรรม

ซึ่งถ้าเราใช้สาย Thermocouple Extension Wires ขนาด AWG 20 หรือเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.813mm ต่อระหว่างหัววัดอุณหภูมิกับเครื่องมือวัด ยาวไม่เกิน 30m ก็สามารถใช้งานได้อย่างไม่มีปัญหาใดๆ แต่ก็ขึ้นอยู่กับปัจจัยในตอนต้นที่ได้กล่าวมาแล้ว

แต่สำหรับงานบางงานที่จำเป็นต้องใช้งาน Thermocouple ในระยะทางไกลๆ นั้น เช่น 100m ขึ้นไป หรือความต้านทานภายในสายรวมมีค่ามากกว่า 100 โอห์ม ก็มีความเสี่ยงที่จะทำให้เกิดการลดทอนของสัญญาณ หรือ โดนรบกวนจากสนามแม่เหล็กได้โดยง่ายดังนั้นในการติดตั้ง
เทอร์โมคัปเปิลอาจจำเป็นต้องใช้ตัวแปลงสัญญาณจากสัญญาณเทอร์โมคัปเปิลไปเป็นสัญญาณมาตรฐานทางอุตสาหกรรม เช่น กระแสไฟฟ้า 4~20mA ซึ่งจะทำให้สามารถส่งสัญญาณผ่านสายนำสัญญาณทั่วๆ ไปได้ไกลกว่ามาก 

โดยตัวแปลงสัญญาณที่ว่านี้ได้แก่ Thermocouple Transmitter ซึ่งมีให้เลือกใช้งานอยู่ 2 แบบใหญ่ๆ คือ แบบติดในหัวกะโหลก In Head Traansmitter และ แบบยึดราง DIN Rail ซึ่งทั้งสองแบบสามารถรับสัญญาณเทอร์โมคัปเปิล แบบมาตรฐาน ได้เกือบทุกแบบ เช่น Type J, K, T, S, R แต่สำหรับแบบติดตั้งในหัวกะโหลกนั้นเวลาใช้งาน ต้องติดตั้งกับ Thermocouple Head ขนาดใหญ่ หรือ แบบมาตรฐานเท่านั้น

รูปที่ 7 ตัวแปลงสัญญาณเทอร์โมคัปเปิลเป็นกระแส 4~20mA แบบติดหัวกะโหลก

รูปที่ 8 ตัวแปลงสัญญาณเทอร์โมคัปเปิลเป็นกระแส 4~20mA แบบยึดราง DIN

 

5.รูปร่างเทอร์โมคัปเปิลแบบต่างๆ

จากบทความเรื่อง ประเภทของ Thermocouple เช่น Type K, J, T, R ที่อธิบายให้เห็นถึงความแตกต่าง และการนำไปใช้งานแล้ว นอกจากนี้
เทอร์โมคัปเปิล จะมีรูปร่างที่หลากหลายแล้ว ด้วยเหตุผลของการติดตั้งในรูปแบบต่างๆ แต่ถึงยังไงภายในรูปทรงเหล่านี้ ก็ยังคงเป็นเทอร์โมคัปเปิลที่เป็นมาตรฐานอยู่ดี โดยตัวอย่างรูปร่างของเซนเซอร์ที่พบเป็นประจำได้แก่

6.มาตรฐานเกลียวที่นิยมใช้กับ Thermocouple Sensor

ระบบเกลียวของเทอร์โมคัปเปิลนั้นมีส่วนสำคัญอย่างมากในกรณีที่ต้องการจับยึด ถ้าใช้ขนาดไม่ตรง หรือผิดประเภทอาจทำให้เกิดความเสียหายขึ้นที่ระบบเกลียวได้ ซึ่งยากต่อการซ่อมบำรุง ซึ่งอยากทำให้ของเหลวหรือแก๊สที่อยู่ภายในท่อรั่วไหลออกมาเป็นอันตรายได้

จะเห็นได้ว่าเทอร์โมคัปเปิลมีใช้งานกันอย่างแพร่หลายทั่วๆ โลก ดังนั้นจึงมีมาตรฐานในการติดตั้งโดยใช้ระบบเกลียวที่แตกต่างกันออกไป ตามพื้นที่ในแต่ละประเทศมหาอำนาจต่างๆ เช่น ISO metric screw threads (M) ใช้สำหรับระบบเกลียวสำหรับงานทั่วไป และ BSP threads (R, G) ใช้สำหรับระบบเกลียวท่อ โดยรายละเอียดของระบบเกลียวที่มีใช้ในปัจจุบันมีดังนี้

รูปที่ 13 วิธีการวัดขนาดเกลียว

รูปที่ 14 วิธีการวัดองศาเกลียว

 

6.1) ISO Standard Threads

เป็นเกลียวที่มีหน่วยเป็นมิลลิเมตร มีขนาดขององศาเกลียว  60° บอกขนาดโดยใช้ เส้นผ่านศูนย์กลาง D(mm) กับระยะห่างของเกลียว Pitch P(mm) เช่น M8x1.25 หมายความว่าเส้นผ่านศูนย์กลาง D(mm) = 8mm โดยมีระยะห่างของเกลียว Pitch P(mm) = 1.25mm ซึ่งเป็นกลียวหยาบ โดยตัวอย่างของเกลียวที่ใช้กับเทอร์โมคัปเปิลได้แก่ M6x1.0, M8x1.25, M10x1.5, M12x1.5, M16x1.5, M16x2.0, M24x3


6.2) Unified Thread Standard (UTS)

เป็นเกลียวที่มีหน่วยเป็นนิ้ว โดยมีวิธีการบอกขนาดโดยใช้ เส้นผ่านศูนย์กลาง D(Inch) กับระยะห่างของเกลียว Pitch P(Inch) เหมือน ISO Standard Threads แต่จะใช้หน่วยนิ้วแทน มีขนาดขององศาเกลียว 60° มีใช้มากในประเทศอเมริกา และ แคนาดา

    • Unified Coarse (UNC) เกลียวหยาบ เช่น UNC ¼” ~ 29UNC

    • Unified Fine (UNF) เกลียวละเอียด เช่น 24UNF

    • Unified Extra Fine (UNEF) เกลียวละเอียดมาก

    • Unified Special (UNS) เกลียวพิเศษ


6.3) National Pipe Thread Taper (NPT)

เป็นเกลียวท่อมีหน่วยเป็นนิ้ว มาตรฐานอเมริกา โดยลักษณะของเกลียวจะมีลักษณะลู่ลงตามองศาตามนี้ (0.75 in/ft หรือ 62.5 mm/m) และมีวิธีการบอกขนาดโดยใช้ขนาดท่อ และนับจำนวนเกลียว การติดตั้งนิยมขันให้แน่นตามขนาดเกลียว หรืออัดให้แน่นโดยใช้แรง ขนาดที่นิยมใช้ เช่น ⅛”, ¼”, ⅜”, ½”, ¾”, 1” มีขนาดขององศาเกลียว 60° มีใช้มากในประเทศอเมริกา
6.4 Japanese International Standard (JIS) Pipe เป็นเกลียวท่อมีหน่วยเป็นนิ้ว มาตรฐานญี่ปุ่น มีขนาดขององศาเกลียว 55°

    • PF (Parallel Pipe Threads) เช่น ¼”PF, ⅜”PF, ½”PF, ¾”PF, 1”PF

    • PT (Taper Pipe Threads) เช่น ¼”PT, ⅜”PT, ½”PT, ¾”PT, 1”PT

6.5) British Standard Whitworth (BSW)

เป็นเกลียวมาตรฐานของอังกฤษ มีขนาดขององศาเกลียว 55° บอกขนาดเกลียวเป็น BSW เช่น ½”BSW

 

6.6) British Standard Pipe Thread (BSP)  

เป็นเกลียวตรงมีหน่วยเป็นนิ้ว มาตรฐานของอังกฤษ มีขนาดขององศาเกลียว 55° บอกขนาดเกลียวเป็น G เช่น ½”G

 

สำหรับในประเทศเรานิยมเรียกเรียกเกลี่ยวท่อว่า หุน โดย 1 นิ้ว = 8 หุน ดังนั้นถ้าเรียก 4 หุน จะมีขนาดเท่ากับ ½” นั่นเอง

 

7.การป้องกันเทอร์โมคัปเปิลด้วยเทอร์โมเวลล์ Thermowell

Thermowell ในการใช้งาน Thermocouple ในการวัดอุณหภูมิภายใต้สภาวะแวดล้อมที่รุนแรง เช่น การกระแทก มีการกัดกร่อนสูง หรือ การวัดอุณหภูมิของไหลที่มีอัตราไหลสูงการติดตั้งเทอร์โมคัปเปิลภายในท่อโดยไม่มีอุปกรณ์ป้องกัน อาจทำให้เกิดการเสียหายได้ง่าย จากการเกิดกระแสไหลวนของของไหล ดังนั้นควรติดตั้งอุปกรณ์เทอร์โมเวลล์ Thermowell เพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับตัวเซนเซอร์ โดยเทอร์โมเวลล์นั้นในการออกแบบนั้นจะอ้างอิงตามมาตรฐาน PTC 19.3 TW ซึ่งจะต้องรู้ตัวแปรต่างๆ ในระบบที่ต้องการวัดอุณหภูมิ เพื่อคำนวณหาโครงสร้างที่เหมาะสม เช่น ความเร็วของของไหลในท่อ อุณหภูมิของไหล รูปร่างของเทอร์โมเวลล์ที่มีใช้งานอยู่เป็นประจำนั้นจะมีอยู่ 3 แบบ ดังนี้

  • เทอร์โมเวลล์แบบ Tapered มีลักษณะเป็นปลายเรียว เหมาะสำหรับติดตั้งกับท่อที่มีของไหลที่มีอัตราการไหลสูง

  • เทอร์โมเวลล์แบบ Flange มีลักษณะเป็นหน้าแปลน เหมาะสำหรับติดตั้งเพื่อป้องกันเทอร์โมคับเปิลจากการกิดกร่อน

  • เทอร์โมเวลล์แบบเสริมโคนให้แข็ง  มีลักษณะเป็นปลายเปิดเพื่อให้หัดวัดของเทอร์โมคัปเปิลโพล่ออกมา ช่วยให้วัดอุณหภูมิได้ไวขึ้น

วัสดุที่ใช้ในการทำตัวเทอร์โมเวลล์ ก็มีหลากหลาย ส่วนใหญ่ก็จะเป็นวัสดุชนิดเดียวกับหัววัดเทอร์โมคัปเปิล เช่น สแตนเลส นิเกิล อัลออย เซรามิก เทปล่อน

http://www3.emersonprocess.com/rosemount/solution/thermowell/videos/ThermowellCalculations_ANewStandard.mp4

8.วัสดุที่ใช้ทำหัววัดอุณหภูมิ Probe Material

ตัวโครงสร้างของ Thermocouple ที่ได้อธิบายไว้นั้นประกอบขึ้นมาจากโลหะ 2 ชนิด แล้วเชื่อมปลายเข้าหากัน ตรงส่วนที่เชื่อมปลายนั้นจะเป็นจุดที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิ ซึ่งในการใช้งานจริง คงไม่ได้ติดตั้งเซ็นเซอร์แบบเปลื่อยๆ อย่างนั้นเพราะจะทำให้มีโอกาสที่สายเทอร์โมคัปเปิลส่วนอื่นๆ จะแตะกันทำให้เกิด Sensing Point ใหม่ ซึงเป็นปัญหาที่ได้กล่าวไว้แล้ว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีวัสดุที่ใช้ในการหุ้มตัวเทอร์โมคัปเปิลเอาไว้ โดยวัสดุที่ว่านี้ควจะมีคุณสมบัติในการทนต่อความร้อน และการกัดกร่อนได้ดี โดยวัสดุที่นิยมนำมาใช้ป้องกันตัวเทอร์โมคัปเปิลนั้นได้แก่

  • Stainless Steel หรือ เหล็กกล้าไร้สนิม
    เป็นโลหะผสมระหว่างเหล็ก คาร์บอน โครเมียม เพื่อวัตถุประสงค์ในการเพิ่มความทนทานการกัดกร่อนสูง เนื่องจากมีการสร้างแผ่นฟิล์มโครเมียมออกไซด์ เป็นตัวป้องกันการเกิดสนิม และการกัดกร่อน โดยแสตนเลสที่มีจำหน่ายอยู่นั้นมีมากกว่า 50 ชนิด แต่ที่นิยมใช้ทำหัววัดอุณหภูมิ Thermocouple และ เทอร์โมเวล (Thermowell) ได้แก่

    • SUS 304 เป็นเกรดในตระกูลออสเทนนิติค (แม่เหล็กดูดไม่ติด) เป็นเกรดที่มีใช้งานมากที่สุด เหมาะสำหรับใช้งานทั่วไป ทนการกัดกร่อนสู้เกรด 316 ไม่ได้ สามารถใช้งานภายใต้อุณหภูมิได้สูงสุด 870°C

    • SUS 316 เป็นเกรดในตระกูลออสเทนนิติค (แม่เหล็กดูดไม่ติด) ทนการกัดกร่อนได้ดีกว่าแบบ 304 นิยมใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร อุตสาหกรรมยา หรือ Food Grade สามารถใช้งานภายใต้อุณหภูมิได้สูงสุด 870°C

    • SUS 310S เป็นเกรดในตระกูลออสเทนนิติค (แม่เหล็กดูดไม่ติด) หมาะสำหรับงานวัดอุณหภูมิสูงๆ ซึ่งสามารถใช้งานภายใต้อุณหภูมิได้สูงสุด 1050°C

รูปที่ 15 ตัวอย่าง Stainless Steel ที่นำมาร้อยสายเทอร์โมคัปเปิล

 

  • Inconel เป็นโลหะผสมประเภทออสเทนนิติค (แม่เหล็กดูดไม่ติด) Austenitic
    มีส่วนผสมของ นิกเกิ้ลและโครเมียม ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม Inconel สามารถนำมาใช้ทำหัววัดอุณหภูมิ Thermocouple ได้ โดย Inconel ที่นิยมใช่ทำหัววัดอุณหภูมิ ได้แก่

    • Inconel 600 หรือ อัลลอย 600 เป็นเกรดในตระกูลออสเทนนิติค (แม่เหล็กดูดไม่ติด) เหมาะสำหรับงานวัดอุณหภูมิสูงๆ ซึ่งสามารถใช้งานภายใต้อุณหภูมิได้สูงสุด 1095°C ทนการกัดกร่อนได้ดีมาก

  • Molybdenum โมลิบดีนัม
    เป็นโลหะที่ทนอุณหภูมิได้สูงมาก และราคาสูง สามารถนำมาทำหัววัดอุณหภูมิได้ แต่ยังมีข้อจำกัดตรงที่ไม่สามารถใช้งานที่อุณหภูมิสูงในอากาศได้เนื่องจากจะเกิดออกซิเดชันอย่างรวดเร็ว และการเกิดออกไซด์ที่เกิดขึ้นจะระเหิดได้ดังนั้นในการใช้งานต้องใช้ภายใต้สุญญากาศหรือบรรยากาศของแก๊สเฉื่อย ซึ่งสามารถใช้งานภายใต้อุณหภูมิได้สูงสุด 2200°C ทนการกัดกร่อนได้ดีมาก

  • Tantalum แทนทาลัม
    เป็นโลหะที่ทนอุณหภูมิได้สูงมากกว่า โมลิบดีนัม และมีความทนทานต่อการกัดกร่อน ทนต่อสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์เกือบทุกชนิดที่อุณหภูมิห้อง แต่ไม่ทนกรดจำพวก อัลคาไลน์ กรดกัดแก้ว กรดซัลฟูริก กรดฟลูออไรด์ ซึ่งสามารถใช้งานภายใต้อุณหภูมิได้สูงสุด 2480°C

  • Teflon หรือ PTFE (Polytetrafluoroethylene)
    มีน้ำหนักโมเลกุล 2.2g/cm3 เทปล่อน เหมาะสมกับการใช้งานที่ต้องทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมี อุณหภูมิสูงสุดที่สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องอยู่ที่ 260°C นิยมใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร อุตสาหกรรมยา หรือ Food Grade

  • Ceramic Tube
    เป็นวัสดุผสมที่ทำมาจาก ดิน อลูมิน่า และอื่นๆ อีกมาก นำมาขึ้นรูปเป็นท่อแล้วเผาในอุณหภูมิที่สูง เพื่อให้อยู่ตัว  สำหรับงานวัดอุณหภูมิสูงมากๆ ที่ไม่สามารถใช้งานหัววัดแบบอื่นๆ ได้ จะนิยมนำ Ceramic Tube มาใช้แทน Stainless Steel โดยจะมีรูสำหรับร้อยสายเทอร์โมคัปเปิล เซรามิกที่นิยมนำมาใช้งานนั้น ได้แก่

    • Ceramic 610 (Al2O3 65%) อุณหภูมิสูงสุดที่สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องอยู่ที่ 1450°C ทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมี

    • Ceramic 710 (Al2O3 99%) อุณหภูมิสูงสุดที่สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องอยู่ที่ 1600°C ทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมีได้ดี

    • Ceramic 799 (Al2O3 99.7%) อุณหภูมิสูงสุดที่สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องอยู่ที่ 1700°C ทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมีได้ดีมาก

รูปที่ 16 ตัวอย่าง Ceramic Tube ที่นำมาร้อยสายเทอร์โมคัปเปิล

รูปที่ 17 การใช้งานเทอร์โมคัปเปิลแบบ MI Sheet ที่อุณหภูมิต่างๆ

และทั้งหมดนี้ก็คือปัจจัยต่างๆ ที่ทาง Factomart.com ได้จัดเตรียมมาเพื่อที่จะช่วยขจัดความกังวลใจในเรื่องการติดตั้งต่างๆให้กับท่านนะครับโดยทางเราหวังว่าข้อมูลต่างๆเหล่านี้ จะสามารถช่วยสนับสนุนการติดตั้ง Thermocouple ได้เป็นอย่างดี และ มีประสิทธิภาพในการทำงานได้ตามที่ต้องการนะครับ 

หากท่านมีข้อสังสัยเพิ่มเติมว่า Thermocouple คือ อะไร? หรือ ต้องการเสนอแนะในส่วนใด ท่านสามารถส่งข้อความของท่านได้ในกล่องเสนอความคิดเห็นที่อยู่ทางด่านล่าง หรือ ถ้ามีความสนใจใน กลุ่มสินค้าของ Thermocouple ก็สามารถติดต่อเราได้โดยตรงในทุกช่องทางการติดต่อของเรานะครับ   

Facebook Comments

Share this post