지식||온도 계측기의 고장 분석

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1. 열저항 온도계의 경우, 산업용 열저항에서 흔히 발생하는 고장은 단선과 단락입니다.일반적으로 단락이 더 흔한데, 이는 열저항선이 가늘기 때문입니다.단락과 쇼트는 쉽게 판단할 수 있습니다. 멀티미터의 “×1Ω” 모드를 사용하여 저항값을 측정해 보면, 만약 측정된 저항값이 R0보다 작다면 단락이 발생한 곳이 있을 가능성이 있습니다；만약 멀티미터의 수치가 무한대로 나타난다면, 저항체에 단선이 발생했다고 판단할 수 있습니다.저항체의 단락은 일반적으로 처리하기 쉬우며, 저항선의 길이나 굵기에 영향을 주지 않는다면 단락된 부분을 찾아서 건조시키고 절연을 강화하면 됩니다.저항체의 단선 수리 시에는 저항선의 길이를 변경함으로써 저항값에 영향을 주어야 하므로, 새로운 저항체로 교체하는 것이 좋습니다. 용접을 통해 수리하는 경우에는 용접 후 반드시 검사를 거쳐 정상인 것을 확인한 뒤에 사용해야 합니다.열저항 온도 측정 시스템의 운용 중 흔히 발생하는 고장과 그 대처 방법은 다음 표와 같습니다: 2. 열전대 온도계의 올바른 사용법 열전대를 올바르게 사용하면 정확한 온도 값을 얻을 수 있어 제품의 품질을 보장할 수 있을 뿐만 아니라, 열전대에 필요한 재료도 절약할 수 있습니다. 이를 통해 비용을 줄이면서도 제품의 품질을 유지할 수 있습니다.보상선이 반대로 연결되거나 잘못 사용되고, 접속부가 느슨해져서 생기는 일반적인 오차들 외에도(해결 방법: 보상선을 올바르게 사용하고, 접속 단자를 단단히 고정하기), 잘못된 설치나 열전도율, 시간 지연 등과 같은 오차들도 있습니다. 이러한 것들이 바로 열전대를 사용할 때 발생하는 주요 오차들입니다.2.1. 부적절한 설치로 인해 발생하는 오차로는, 열전대가 설치된 위치나 삽입 깊이가 가마 내부의 실제 온도를 반영하지 못하는 경우 등이 있습니다. 다시 말해, 열전대는 문이나 가열 부분에 너무 가까이 설치되어서는 안 되며, 삽입 깊이는 최소한 보호관 직경의 8~10배는 되어야 합니다；열전대의 보호관과 벽 사이의 공간에 단열 물질이 채워지지 않아 오븐 내부의 열기가 밖으로 새거나 찬 공기가 유입됩니다. 따라서 열전대 보호관과 오븐 벽의 구멍 사이의 공간은 내화 점토나 석면 줄과 같은 단열 물질로 막아주어, 냉난방 공기의 대류로 인해 온도 측정의 정확성이 저하되는 것을 방지해야 합니다；열전대의 냉단이 가열로에 너무 가까워 온도가 100을 초과함℃；열전대는 가능한 한 강한 자기장과 강한 전기장을 피해 설치해야 하므로, 간섭으로 인한 오차를 방지하기 위해 열전대와 동력 케이블을 같은 관 내에 설치해서는 안 됩니다；열전대는 측정 대상인 유체의 흐름이 거의 없는 영역에는 설치할 수 없습니다. 열전대를 사용하여 관 내부의 기체 온도를 측정할 때는, 열전대를 유체의 흐름과 반대 방향으로 설치해야 하며, 기체와 충분히 접촉해야 합니다.2.2. 절연 상태가 악화되어 발생하는 오차로는, 열전대의 절연이 손상되거나, 보호관과 연결선에 불순물이나 염분이 과도하게 쌓여서 열전대와 용광로 벽 사이의 절연이 원활하지 않아지는 경우가 있습니다. 이러한 현상은 고온에서 더욱 심각해지며, 이로 인해 열전위가 감소할 뿐만 아니라 간섭도 발생합니다. 이로 인한 오차는 때로는 수백 도에 달하기도 합니다.2.3. 열적 관성으로 인한 오차는 온도 센서의 열적 관성 때문에 계기의 표시값이 측정되는 온도의 변화보다 뒤처지게 되는데, 빠른 속도로 측정할 때 이러한 영향이 특히 두드러집니다.따라서 가능한 한 열전극이 가늘고 보호관의 직경이 작은 열전대를 사용해야 합니다.온도 측정 환경이 허용될 경우, 보호관을 제거할 수도 있습니다.측정 지연이 존재하기 때문에, 열전대로 측정된 온도 변동의 진폭은 용광로 온도 변동의 진폭보다 작습니다.측정 지연이 클수록 열전대의 진동 진폭은 더 작아지며, 실제 용광로 온도와의 차이도 더 커집니다.시간 상수가 큰 열전대를 사용하여 온도를 측정하거나 제어할 때, 계기에 표시되는 온도의 변동은 매우 작지만 실제로 용광로의 온도 변동은 상당할 수 있습니다.온도를 정확하게 측정하기 위해서는 시간 상수가 작은 열전대를 선택해야 합니다.시간 상수는 열전달 계수와 반비례하며, 온도 센서의 열단 부분의 직경, 재료의 밀도 및 비열과는 정비례합니다. 시간 상수를 줄이려면 열전달 계수를 높이는 것 외에도, 가장 효과적인 방법은 열단 부분의 크기를 최대한 줄이는 것입니다.사용 시에는 일반적으로 열전도성이 우수한 재료와, 벽이 얇고 내경이 작은 보호 케이싱을 사용합니다.보다 정밀한 온도 측정에서는 보호 튜브가 없는 벌거벗은 와이어형 열전대가 사용되지만, 열전대는 손상되기 쉬우므로 즉시 교정하고 교체해야 합니다.2.4. 열저항 오차: 고온 상태에서, 보호관에 석탄 가루나 먼지가 쌓이면 열저항이 증가하여 열의 전달이 방해받습니다. 이 경우 온도 표시값은 실제 온도보다 낮게 나타납니다.따라서 오차를 줄이기 위해 열전대 보호관의 외부를 깨끗하게 유지해야 합니다. 산업용 열전대의 흔한 고장 및 처리 방법: 3. 이중금속 온도계 이중금속 온도계의 작동 원리는 서로 다른 온도 팽창 계수를 가진 두 종류의 금속을 사용하는 것입니다. 한쪽 끝은 고정점에 용접되어 있고, 다른 쪽 끝은 온도가 변할 때 비틀리면서 변형되어, 그 변형 정도를 바늘의 회전 각도로 변환하여 온도를 표시합니다. 사용 중 선형 오차가 발생할 경우, 온도계 뒤에 있는 바늘 조절 나사를 조정함으로써 온도 표시의 부정확성을 해결할 수 있습니다. 조정이 완료된 온도계는 검증을 통과한 후에야 사용할 수 있습니다.4. 압력식 온도계
압력식 온도계는 액체의 열팽창과 수축을 이용하여 온도를 측정하는 장치입니다. 온도 감지 부분, 모세관, 스프링관으로 구성된 밀폐된 시스템 내부에는 온도 측정을 위한 액체가 들어 있습니다. 온도 감지 부분이 온도 변화를 감지하면, 액체의 부피 변화로 인해 밀폐된 시스템 내의 압력이 변합니다. 이로 인해 스프링관의 곡률이 변하고, 그 결과 스프링관의 자유 끝부분이 움직이게 됩니다. 그리고 연결장치와 전달 메커니즘을 통해 바늘이 회전하게 되며, 이를 통해 디스플레이에 측정된 온도가 표시됩니다.이 계측기는 선형 눈금, 작은 온도 감지 부품의 크기, 빠른 반응 속도, 높은 감도, 직관적인 판독 기능 등의 특징을 가지고 있습니다. 일반적으로 사용되는 압력식 온도계의 주요 고장 원인은 바늘이 움직이지 않거나, 표시 오차가 크다는 것입니다. 바늘이 꽉 끼어 있는 경우에는 바늘을 빼내주는 도구를 사용하여 바늘을 빼낸 다음, 다시 정확하게 조정한 후에 사용해야 합니다.4.1. 일반적인 고장 유형으로, 온도 제어 계측기는 열저항체나 열전대를 통해 측정 대상을 제어하는 장비입니다. 이러한 계측기의 주요 고장 원인은 다음과 같습니다: · 설치 위치가 적절하지 않아, 측정 부품과 매체 간의 충분한 열 교환이 이루어지지 않아 수치가 낮게 나타납니다；· 온도 측정 지점의 단열이 제대로 이루어지지 않아, 해당 부위에서 열이 빠르게 방출되면서 온도 측정값이 시스템 전체 온도보다 낮게 나타나는 것입니다；· 접속이 느슨해져 접촉이 불량해지면서 지시가 정확하지 않은 것입니다.열저항이 높아지고, 열전대는 낮아짐；· 단락 고장입니다.열저항이 낮거나 최소값을 기록하며, 열전대도 낮은 값을 보이거나 고장 남；· 단락(개방) 고장입니다.열저항이 최대로 나타나고, 핫스팟 써미스터는 아무런 신호가 없으며 최소값을 보입니다.또한, 온도 제어 계측기 시스템의 고장을 분석할 때는, 해당 시스템의 계측기 대부분이 전동식 계측기를 사용하여 측정, 표시 및 제어가 이루어지므로 측정 지연이 상당하다는 점에 주의해야 합니다.4.2. 일반적인 고장 분석 방법 1) 먼저 온도 계측 시스템의 표시값을 확인합니다. 만약 그 표시값이 최대치나 최소치로 변한다면, 이는 계측 시스템에 고장이 있음을 의미합니다. 그 이유는 온도 계측 시스템의 측정에는 일반적으로 상당한 지연이 있어서, 갑작스러운 변화는 일어나지 않기 때문입니다.온도 제어 장치의 고장은 첫째, 열전대, 온도 저항체 및 보상 선이 끊어지는 경우이며, 둘째는 그 변환기 앰프에 문제가 생겨 고장이 발생하는 경우입니다. 2) 온도 제어 계측기 시스템의 표시값이 계속해서 빠르게 진동하는지 확인하십시오. 이러한 현상은 일반적으로 제어 파라미터인 PID가 적절하게 조정되지 않아 발생하는 고장입니다.3) 온도 제어 계측기 시스템의 표시값이 크게 느리게 변동하는지 확인해야 합니다. 이러한 현상은 일반적으로 공정 조작의 변화로 인해 발생합니다. 만약 공정 조작에 아무런 변화가 없다면, 계측기 제어 시스템 자체에 문제가 있음을 의미합니다.4) 온도 제어 시스템 자체에 고장이 있음이 판명된 후, 먼저 계측기의 조절 밸브에 입력되는 신호를 확인하여 변화가 있는지 살펴봅니다. 만약 입력 신호에 변화가 없는데도 조절 밸브가 작동한다면, 조절 밸브의 멤브레인에 누설이 발생한 것으로 판단할 수 있습니다；조절밸브 포지셔너의 입력 신호를 확인해 보세요. 만약 입력 신호에는 변화가 없는데 출력 신호만 변한다면, 이는 계측기의 포지셔너에 문제가 있음을 의미합니다；계측기 위치 센서의 입력 신호와 계측기의 조절기 출력 신호를 확인해 보세요. 만약 조절기의 입력 신호에는 변화가 없는데 출력 신호만 변한다면, 계측기의 조절기 자체에 문제가 있는 것으로 판단할 수 있습니다.