Connaissances || Analyse des pannes des instruments de température

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1 Thermomètre à résistance thermique : les pannes courantes des résistances thermiques industrielles sont la coupure et le court-circuit de ces dernières. Les coupures de circuit sont généralement plus fréquentes, ce qui est dû à l’épaisseur relativement faible du fil résistif. Les coupures de circuit et les courts-circuits sont faciles à détecter ; on peut utiliser le réglage « ×1Ω » du multimètre. Si la valeur de résistance mesurée est inférieure à R0, il peut y avoir un court-circuit ； Si le multimètre indique une valeur infinie, on peut déduire que le résisteur est coupé. Un court-circuit du corps résistif est généralement facile à traiter, à condition que cela n’affecte ni la longueur ni l’épaisseur du fil résistif. Il suffit de localiser le point de court-circuit, de le sécher et de renforcer l’isolation. Pour réparer une rupture dans le corps résistif, il est nécessaire de modifier la longueur du fil résistif, ce qui affecte la valeur de la résistance ; par conséquent, il vaut mieux remplacer le corps résistif par un nouveau. Si on opte pour une réparation par soudure, celle-ci doit être vérifiée pour être conforme avant d’être utilisée. Les pannes fréquentes des systèmes de mesure de température à résistance thermique en fonctionnement et leurs méthodes de traitement sont présentées dans le tableau suivant : 2 Utilisation correcte des thermocouples Les thermocouples permettent non seulement d’obtenir avec précision la valeur de la température, assurant ainsi la conformité des produits, mais ils permettent également d’économiser les matériaux nécessaires à leur fabrication, ce qui permet d’économiser des fonds tout en garantissant la qualité des produits. Outre les erreurs courantes causées par un fil de compensation mal branché, utilisé à tort ou desserré (méthode de correction : utiliser correctement le fil de compensation et serrer les terminaux), il y a des erreurs dues à une installation incorrecte, à la conductivité thermique et au retard temporel ; ce sont les principales erreurs rencontrées lors de l’utilisation des capteurs thermiques. 2.1. Les erreurs dues à une installation inadéquate, telles que la position et la profondeur d’insertion du thermocouple qui ne reflètent pas la température réelle de la chambre de combustion ; en d’autres termes, le thermocouple ne doit pas être installé trop près de la porte ou des zones de chauffage, et sa profondeur d’insertion doit être d’au moins 8 à 10 fois le diamètre du tube de protection ； L’espace entre le revêtement de protection du thermocouple et la paroi du four n’a pas été comblé avec un matériau isolant, ce qui provoque une fuite de chaleur à l’intérieur du four ou l’intrusion d’air froid. Par conséquent, l’espace entre le revêtement de protection du thermocouple et les orifices de la paroi du four doit être bouché avec un matériau isolant tel que de la terre cuite refractaire ou de la corde en amiante, afin d’éviter la convection entre l’air chaud et froid qui affecterait la précision de la mesure de température ； L’extrémité froide du thermocouple est trop proche du corps du four, ce qui fait que la température dépasse 100℃ ； L’installation des thermocouples doit éviter autant que possible les champs magnétiques et électriques intenses ; par conséquent, les thermocouples et les câbles électriques ne doivent pas être placés dans le même conduit afin d’éviter toute interférence pouvant provoquer des erreurs ； Les thermocouples ne doivent pas être installés dans des zones où le fluide à mesurer circule très peu. Lors de la mesure de la température du gaz à l’intérieur d’un tuyau avec un thermocouple, il est nécessaire de l’installer dans le sens opposé à celui du flux, et qu’il soit en contact étroit avec le gaz. 2.2. Les erreurs dues à une dégradation de l’isolation : si l’isolation de la thermocouple est endommagée, ou si le tube de protection et la plaque de tirage sont trop souillés ou recouverts de résidus salins, cela entraîne une mauvaise isolation entre les électrodes de la thermocouple et les parois du four, un problème qui s’aggrave à haute température. Cela provoque non seulement une perte de potentiel thermique, mais aussi des interférences ; les erreurs ainsi générées peuvent parfois atteindre plusieurs centaines d’unités. 2.3. Erreurs dues à l’inertie thermique L’inertie thermique des thermocouples fait que la valeur indiquée par le instrument est en retard par rapport aux variations de la température mesurée ; cet effet est particulièrement marqué lors de mesures rapides. Il convient donc d’utiliser autant que possible des thermocouples dotés d’électrodes fines et d’un diamètre de tuyau de protection réduit. Lorsque les conditions environnementales le permettent, il est même possible de retirer le tube de protection. En raison du retard de mesure, l’amplitude des fluctuations de température détectées par les thermocouples est plus faible que celle des fluctuations de température du four. Plus le retard de mesure est grand, plus l’amplitude des fluctuations du thermocouple est faible, et plus la différence par rapport à la température réelle du four est importante. Lorsque l’on mesure ou contrôle la température à l’aide d’un thermocouple à grande constante de temps, bien que la température affichée par l’appareil fluctue peu, les fluctuations réelles de la température du four peuvent être importantes. Pour mesurer la température avec précision, il convient de choisir un thermocouple à faible constante de temps. La constante de temps est inversement proportionnelle au coefficient de transfert thermique, et directement proportionnelle au diamètre de l’extrémité chaude du thermocouple, à la densité du matériau ainsi qu’à sa chaleur spécifique. Afin de réduire la constante de temps, en plus d’augmenter le coefficient de transfert thermique, la méthode la plus efficace consiste à minimiser autant que possible les dimensions de l’extrémité chaude. En usage, on utilise généralement des matériaux à bonne conductivité thermique, ainsi que des gaines de protection aux parois fines et au diamètre intérieur réduit. Dans les mesures de température plus précises, on utilise des thermocouples à fil nu sans gaine de protection, mais ces derniers sont sujets à des dommages et doivent être calibrés et remplacés en temps opportun. 2.4. Erreur de résistance thermique : à haute température, si une couche de cendres de charbon ou de poussière se forme sur le tube de protection, la résistance thermique augmente, ce qui entrave la conduction de la chaleur. Dans ce cas, la valeur indiquée par le thermomètre est inférieure à la valeur réelle de la température mesurée. Par conséquent, il convient de maintenir la propreté à l’extérieur du tube de protection du thermocouple afin de réduire les erreurs. Pannes fréquentes des thermocouples industriels et méthodes de traitement : 3 Thermomètres bimétalliques. Le principe de fonctionnement des thermomètres bimétalliques repose sur l’utilisation de deux métaux ayant des coefficients d’expansion thermique différents. Une extrémité est soudée à un point fixe, tandis que l’autre extrémité se déforme sous l’effet des variations de température, ce qui se traduit par un déplacement de l’aiguille indiquant ainsi la température. En cas d’erreur linéaire lors de l’utilisation, il est possible de corriger le problème d’indication incorrecte de la température en ajustant la molette située derrière le thermomètre. Le thermomètre, une fois ajusté et vérifié comme étant conforme, peut alors être utilisé. 4 Thermomètre à pression Le thermomètre à pression mesure la température en utilisant l’expansion et la contraction thermiques d’un liquide. Un système fermé composé d’un bulbe thermique, d’un capillaire et d’un tube à ressort est rempli d’un milieu de mesure – un liquide. Lorsque le bulbe thermique perçoit une variation de température, la pression à l’intérieur du système fermé change en raison de l’évolution du volume du liquide, ce qui provoque une modification de la courbure du tube à ressort et entraîne un déplacement de son extrémité libre. Ce déplacement fait alors tourner l’aiguille par l’intermédiaire de biellettes et d’un mécanisme de transmission, indiquant ainsi la température mesurée sur le cadran. Cet instrument se caractérise par une échelle linéaire, un petit volume de bulbe thermique, une vitesse de réponse rapide, une grande sensibilité et des lectures intuitives. Les pannes les plus fréquentes des thermomètres à pression courants sont un indicateur immobile ou des écarts d’indication importants. Pour un indicateur coincé, on peut l’extraire à l’aide d’un outil spécial, puis le réajuster et l’utiliser à nouveau une fois la vérification réussie. 4.1. Les instruments de contrôle de température les plus courants sont des appareils qui contrôlent l’objet mesuré au moyen d’une résistance thermique ou d’un thermocouple ; leurs pannes les plus fréquentes sont les suivantes : · Une installation incorrecte empêche le milieu de procéder à un échange thermique suffisant avec l’élément de mesure, ce qui entraîne une indication trop basse ； · C’est un mauvais isolation du point de mesure de la température qui provoque une dissipation thermique rapide en local, ce qui fait que la température mesurée est inférieure à celle du système ； · C’est un branchement lâche et un mauvais contact qui provoquent une indication inexacte. Cela provoque une résistance thermique élevée et une thermocouple basse ； · C’est une panne de court-circuit. Cela provoque une résistance thermique basse ou minimale, ainsi qu’un thermocouple à valeur basse ou défectueux ； · C’est une panne de coupure (circuit ouvert). Cela provoque une indication maximale de la résistance thermique, et aucune indication pour le thermocouple, avec une valeur minimale. De plus, lors de l’analyse des pannes du système d’instruments de contrôle de température, il convient de noter que la grande majorité des instruments du système sont des instruments électriques utilisés pour la mesure, l’indication et le contrôle, présentant un retard de mesure important. 4.2. Méthodes courantes d’analyse des pannes 1) Vérifier d’abord la valeur indiquée par le système de mesure de la température ; si cette valeur atteint sa valeur maximale ou minimale, on peut conclure à une panne du système de mesure. La raison en est que la mesure effectuée par ce système présente généralement un grand retard, de sorte qu’aucun changement soudain ne se produit. Les pannes des instruments de régulation de température sont dues, d’une part, à des ruptures dans les thermocouples, les résistances thermiques et les fils de compensation, et d’autre part, à un dysfonctionnement de l’amplificateur du transmetteur. 2) Vérifier si les valeurs affichées par le système de instruments de contrôle de la température oscillent rapidement et de manière continue ; ce phénomène est généralement dû à un mauvais réglage des paramètres de contrôle PID. 3) Vérifier si les valeurs indiquées par le système de instruments de contrôle de la température présentent des fluctuations lentes et importantes ; ce phénomène est généralement dû à des changements dans les opérations de traitement. S’il n’y a pas de tels changements, on peut en déduire qu’il y a une panne au sein du système de contrôle des instruments lui-même. 4) Après avoir diagnostiqué une panne dans le système de contrôle de température, il convient d’abord de vérifier le signal d’entrée de la vanne de régulation du dispositif de mesure pour voir s’il y a des changements. Si le signal d’entrée ne change pas alors que la vanne de régulation fonctionne déjà, on peut en déduire qu’il y a une fuite dans le diaphragme de la tête de la vanne de régulation ； Vérifiez le signal d’entrée du positionneur de la vanne de régulation ; si le signal d’entrée ne change pas tandis que le signal de sortie change, on en déduit qu’il y a un défaut dans le positionneur de l’instrument ； Vérifiez le signal d’entrée du positionneur de l’instrument et le signal de sortie du régulateur de l’instrument ; si le signal d’entrée du régulateur ne change pas tandis que le signal de sortie change, on peut conclure qu’il y a un défaut dans le régulateur lui-même de l’instrument.