High temperature. Вышла из строя термопара на движке

На вспомогательном двигателе No. 1 вышел аларм по высокой температуре выхлопных газов. В этой статье мы разберем действия электромеханика по поиску и устранению данной проблемы.

В системе выхлопа на двигателе стоит две термопары, которые измеряют температуру в двух точках (А и В), эти точки соответствуют своей группе цилиндров. Значения в обоих точках должны быть примерно равны (на уровне 500°C), но термопара в точке В показала температуру 620°C и она продолжила расти на мониторе.

Нормальная работа термопар

Первое, что необходимо сделать в такой ситуации, это перекинуть нагрузку на другой генератор, остановить первый движок, дать ему остыть и вынуть термопару со стакана.

Термопара

С помощью температурного калибратора проверяем термопару, постепенно нагреваем её и сравниваем значение на мониторе аларм мониторинг системы.

Температурный калибратор (инструкция)

Значения температуры на дисплее

Нагрев термопары до 200°C

Сравнение на мониторе 200°C

Нагрев термопары до 400°C

Сравнение на мониторе 400°C

Нагрев термопары до 500°C

Сравнение на мониторе 500°C

В результате проверки оказалось, что при температуре нагрева до 500°C термопара показывает правильное значение с небольшой погрешностью, но при увеличении до 550°C она резко начинает увеличиваться (сначала до 580°C, затем до 600°C).

Что такое термопара?

Термопара — это устройство для измерения температуры, состоящее из двух проводов из разных металлов, соединённых на одном конце. Когда место соединения (или горячий спай) подвергается воздействию тепла, возникает термоэлектрическое напряжение (или термоЭДС), которое можно измерить. Это напряжение пропорционально разности температур между горячим спаем и свободными концами (холодным спаем), находящимися при известной температуре. Основной принцип работы термопары основан на термоэлектрическом эффекте Зеебека, который заключается в появлении электродвижущей силы в электрической цепи, состоящей из разнородных проводников при наличии разности температур между спаями.

Термопары бывают разных типов, в зависимости от используемых металлов. Наиболее распространенные типы термопар:

1. Тип K (хромель-алюмель): Используется в широком диапазоне температур, от -200°C до 1350°C.
2. Тип J (железо-константан): Подходит для диапазона от -40°C до 750°C.
3. Тип T (медь-константан): Применяется в диапазоне от -200°C до 350°C.
4. Тип E (хромель-константан): Используется в диапазоне от -200°C до 900°C.
5. Тип N (нихросил-нисил): Применяется при температурах от -200°C до 1300°C.

Преимущества термопар включают:

• Широкий диапазон измеряемых температур.
• Быстрое время отклика.
• Прочность и надежность.

Недостатки термопар:

• Необходимость калибровки.
• Низкая точность по сравнению с некоторыми другими методами измерения температуры.
• Влияние внешних факторов, таких как электромагнитные помехи.

Пусковая и клеммная коробка

Распределительная коробка

Усилители

Проверка контактов сигнального кабеля до мониторинг системы

Проверка усилителя и обжатия контактов термопары не дало положительных результатов, поэтому её следует заменить на новую.

Как проверить усилитель для термопары?

Проверка усилителя для термопары включает несколько шагов. Вот подробное руководство:

1. Визуальный осмотр

• Проверьте физическое состояние: Убедитесь, что усилитель и все соединения не имеют видимых повреждений, таких как трещины, коррозия или ослабленные соединения.

2. Проверка питания

• Проверьте источник питания: Убедитесь, что усилитель получает правильное напряжение и ток от источника питания.
• Измерьте напряжение питания: С помощью мультиметра измерьте напряжение на входе питания усилителя и убедитесь, что оно соответствует спецификациям.

3. Проверка входного сигнала

• Подключите известный источник сигнала: Подключите термопару или калибратор термопары, который может генерировать известное термоэлектрическое напряжение.
• Проверьте соединения: Убедитесь, что провода термопары правильно подключены к входам усилителя.

4. Проверка выходного сигнала

• Измерьте выходное напряжение: С помощью мультиметра измерьте напряжение на выходе усилителя.
• Сравните с ожидаемыми значениями: Сравните измеренное выходное напряжение с ожидаемыми значениями, которые должны соответствовать температуре, генерируемой термопарой или калибратором.

5. Проверка функциональности

• Проверьте линейность: Измените температуру термопары (например, нагревая или охлаждая её) и наблюдайте за изменениями выходного сигнала. Убедитесь, что выходное напряжение изменяется линейно и пропорционально изменению температуры.
• Проверьте отклик на низкие и высокие температуры: Проверьте работу усилителя в пределах всего рабочего диапазона температур термопары.

6. Калибровка и настройка

• Калибровка усилителя: Если результаты измерений не соответствуют ожидаемым значениям, может потребоваться калибровка усилителя. Следуйте инструкциям производителя для выполнения калибровки.
• Настройка параметров: Убедитесь, что все настройки усилителя (например, коэффициенты усиления, фильтры) соответствуют требованиям вашего приложения.

7. Диагностика неисправностей

• Проверьте на наличие шумов и помех: Используйте осциллограф для проверки выходного сигнала на наличие шумов и электромагнитных помех.
• Тестируйте компоненты: Если есть подозрение на неисправность, протестируйте отдельные компоненты усилителя, такие как операционные усилители, резисторы и конденсаторы.

Оборудование, необходимое для проверки

• Мультиметр
• Калибратор термопары или известная хорошая термопара
• Источник питания (при необходимости)
• Осциллограф (для более детальной диагностики)

Следуя этим шагам, вы сможете проверить работу усилителя для термопары и убедиться в его корректной работе.

Термопара

Новая термопара

Нагрев новой термопары до 550°C

Сравнение на мониторе 550°C

Новая термопара была проверена с помощью калибратора до 550°C и показала стабильную работу. Температура была откалибрована потенциометром Span на усилителе, т.к. была небольшая погрешность.

Установка термопары

После установки новой термопары в стакан, она была проверена на рабочем движке и показала нормальную стабильную работу.

В этой статье хотелось бы акцентировать внимание на том, что старая термопара работала правильно до определенной температуры (до 500 градусов Цельсия). После этой температуры термопара начала давать ложные показания. По всей видимости, после 500°C сенсор пробило на корпус. 

Такая же проблема часто возникает с нагревательными элементами (подогревателями в разных системах), когда при определенной температуре спирали подогревателя начинает пробивать на корпус и выходит низкая изоляция.

System model: Alarm monitoring & control system Kongsberg K-Chief 500