Wanneer temperatuurmetingen misleidend zijn en kwaliteitsfouten veroorzaken

Procesingenieurs moeten vaak kwaliteitsproblemen oplossen die worden veroorzaakt door temperatuurveranderingen, ook al tonen de controllerschermen stabiele instelpunten met weinig verandering. Mensen jagen vaak op fantoomproblemen, veranderen procesparameters zonder reden of vervangen werkende verwarmingselementen wanneer het onderliggende probleem te maken heeft met de meetlocatie, sensornauwkeurigheid of thermische vertraging. Dit komt omdat ze denken dat digitale temperatuuruitlezingen altijd de exacte procesomstandigheden weergeven. Als u weet hoe fouten bij temperatuurmetingen ontstaan, kunt u het verschil zien tussen echte thermische problemen en instrumentartefacten die het oplossen van problemen moeilijker maken.

De meest voorkomende fout bij het meten is het te ver weg plaatsen van het thermokoppel van de warmtebron of proceszone. Thermokoppels die aan de buitenkant van mallen worden geplaatst, bewaken de temperatuur van het metaal in de buurt van de sensor, niet noodzakelijkerwijs de temperatuur van het holteoppervlak waar plastic wordt verwerkt of de temperatuur van de binnenkant van de mal die de materiaalstroom beïnvloedt. Fasevertragingen treden op wanneer het lang duurt voordat de warmte van de verwarmer naar de vormmassa en vervolgens naar het oppervlak van de holte gaat. Hierdoor ziet de mal er thermisch stabiel uit, zelfs als de temperatuur in de caviteit sterk verandert. Patroonverwarmers met ingebouwde-interne thermokoppels geven nauwkeurigere feedback omdat ze de temperatuur dichter bij de warmtebron bewaken, waardoor meetvertragingen van seconden of minuten tot milliseconden worden verkort.


Nauwkeurigheidsdrift van thermokoppels veroorzaakt een progressieve achteruitgang van de kwaliteit waarvan operators doorgaans denken dat deze te wijten zijn aan veranderingen in materialen, machineslijtage of procesaanpassingen in plaats van aan meetproblemen. Dit is gebaseerd op veel kalibratie-ervaring. Wanneer thermokoppels van het type K worden blootgesteld aan temperaturen die dicht bij hun bovengrens liggen of worden verontreinigd met chemische dampen, lezen ze geleidelijk lager uit dan de werkelijke temperaturen naarmate de chromel-alumellegering van samenstelling verandert. Regelmatige kalibratiecontroles aan de hand van bekende referentiestandaarden, of regelmatige vervanging van thermokoppels op basis van de cumulatieve thermische blootstellingsuren, houden de metingen accuraat en stoppen de sluipende drift die leidt tot procesafwijkingen die niet zichtbaar zijn.

Een complete gids en technische kijk op Cartridge Heaters.jpg

Uit het vergelijken van geaarde en niet-geaarde thermokoppelverbindingen blijkt dat problemen met elektrische interferentie deze in industriële omgevingen mogelijk minder nauwkeurig maken. Geaarde kruispunten reageren sneller omdat ze direct contact maken met metaal, maar ze pikken ook elektrische ruis op van omringende elektriciteitsleidingen, verwarmingsspoelen of motoren met variabele frequentie. Deze geluidsopname verdwijnt als u niet-geaarde kruispunten gebruikt, maar het duurt langer voordat ze reageren op temperatuurveranderingen. In systemen die gebruik maken van fase-hoekgestookte verwarmingen of servomotoraandrijvingen, kan elektrische ruis de temperatuurmetingen met enkele graden veranderen, waardoor controllers naar de juiste temperatuur zoeken of gaan oscilleren, zelfs als de werkelijke temperatuur stabiel is. Ingenieurs kunnen de beste sensorlay-outs voor hun individuele elektrische omgevingen kiezen als ze deze afwegingen- kennen.

Wanneer één-puntcontrole de temperaturen over het hele oppervlak probeert weer te geven, kunnen thermische gradiënten over enorme verwarmde platen de metingen onduidelijk maken. Een thermokoppel dat dicht bij de verwarmer wordt geplaatst, kan twintig graden hoger aangeven dan het midden van een enorme plaat of de andere kant van een mal. Dit kan ertoe leiden dat de controller de verwarming uitschakelt, terwijl verder weg gelegen gebieden onder het instelpunt blijven. Het gebruik van veel sensoren met middelingsregelaars of afzonderlijke regellussen voor elke zone is een betere manier om met deze gradiënten om te gaan dan ze op één plek te meten, omdat deze de thermische verdeling niet kan weergeven.