Kako toplinski ciklusi utječu na životni vijek termoelementa u vrućim trkačima?

Toplinski ciklusi-ponavljano zagrijavanje i hlađenje toplovodnog sustava između pokretanja, proizvodnje i gašenja-jedan je od najštetnijih faktora stresa za termoparove. Svaki ciklus izlaže senzor mehaničkom naprezanju zbog različitog toplinskog širenja između sonde i rupe za montiranje. Ako je sonda izrađena od Inconela (koeficijent toplinske ekspanzije ~14×10⁻⁶/ stupanj), a kalup je čelik (~12×10⁻⁶/ stupanj), sonda se širi malo više od otvora. U dizajnu s-opterećenjem opruge, ova povećana duljina sabija oprugu, održavajući kontakt. Međutim, ako je sila opruge nedovoljna ili ako je sonda kruto stegnuta, ekspanzija može uzrokovati savijanje sonde, savijanje omotača i pucanje unutarnje mineralne izolacije. Tijekom stotina ciklusa, ovaj zamor dovodi do mikro-pukotina u žicama, uzrokujući povremene otvorene krugove. Toplinski ciklus također ubrzava oksidaciju legure termoelementa. Svaki put kada se senzor zagrije na 350 stupnjeva, nikl-krom i nikl-alumel žice oksidiraju na svojoj površini, postupno mijenjajući svoj sastav. Ova oksidacija je kumulativna-ukupno vrijeme na visokoj temperaturi je važno, ali je broj ciklusa važniji jer svaka faza zagrijavanja uvodi svježi kisik i stvara nove oksidne slojeve. Oksidni sloj na spoju mijenja termoelektrična svojstva, uzrokujući pomicanje koje često skače nakon gašenja i ponovnog pokretanja. Osim toga, termalni ciklus uzrokuje širenje i skupljanje mineralne izolacije (MgO), stvarajući mikro-pukotine koje dopuštaju ulazak vlage tijekom razdoblja hlađenja-kada se senzor skuplja i uvlači vlažan zrak. Vlaga smanjuje otpor izolacije, što dovodi do buke i nepravilnih očitanja. Nekoliko strategija pomaže u ublažavanju oštećenja od cikličkog kretanja: koristite termoparove s debljim omotačima kako biste se oduprli izvijanju; osigurajte da je prednaprezanje opruge odgovarajuće, ali ne pretjerano; nanesite smjesu protiv -stezanja na niti kako biste spriječili trganje, koje može uzrokovati vezivanje; i koristite rutinu mekog pokretanja koja postupno zagrijava razvodnik na 150 stupnjeva prije primjene pune snage, smanjujući toplinski udar. Neki objekti prihvaćaju politiku ne ohlađivanja u potpunosti toplotoka između kratkih pauza-držati ga na temperaturi "pripravnosti" od 150-180 stupnjeva smanjuje broj punih toplinskih ciklusa. Osim toga, odabir termoelementa s duktilnijim materijalom omotača (npr. Inconel 600 umjesto nehrđajućeg čelika 316) poboljšava otpornost na zamor. Proizvođači često određuju vijek trajanja svojih termoparova-obično od 5000 do 10 000 ciklusa za standardne jedinice i do 20 000 za verzije za teške uvjete rada. Praćenje broja toplinskih ciklusa (ne samo radnih sati) pomaže u predviđanju zamjene. Ukratko, termalni ciklus je tihi ubojica termoparova. Razumijevanjem njegovih učinaka i provedbom mjera za ublažavanje, kalupari mogu produžiti vijek trajanja senzora i smanjiti neplanirane zastoje, osobito u pogonima koji rade u više smjena s čestim promjenama kalupa.