Quelles sont les causes de la défaillance du thermocouple dans les thermoplongeurs en PTFE et comment est-elle diagnostiquée ?

Le thermoplongeur en PTFE lit la température ambiante ou fluctue rapidement bien que le chauffage fonctionne correctement. Le coupable est souvent un mauvais thermocouple. Comprendre les modes de défaillance courants de ces capteurs accélère le dépannage et remet le processus en ligne. Les causes sous-jacentes courantes de défaillance des thermocouples dans les systèmes de thermoplongeurs en PTFE sont les circuits ouverts, les dérives ou les courts-circuits avec la gaine. Chaque mode présente ses propres symptômes et nécessite des approches diagnostiques particulières.

Circuit ouvert.
Si le fil du thermocouple ou la jonction elle-même se brise physiquement, un circuit ouvert peut en résulter. L'expérience sur le terrain révèle que la corrosion au niveau de la jonction du thermocouple ou le long du fil provoque une dégradation du matériau avec le temps. La rupture des fils est également le résultat d'une fatigue mécanique due aux vibrations, qui est répandue dans les ensembles thermoplongeurs exposés à l'écoulement de fluide ou au fonctionnement de la pompe. Dans de nombreux cas, la rupture se produit au point où le thermocouple s'échappe de la gaine PTFE ou au niveau d'une connexion mal entretenue.

Ce circuit ouvert conduit le contrôleur à un état de grillage haut de gamme (lecture à pleine échelle) ou, dans certaines configurations, à un grillage bas de gamme. Pendant que le chauffage continue de prendre du courant, le contrôleur vous avertit instantanément. C’est un signe révélateur que la température est bien en dehors de la plage de fonctionnement typique. La mesure de la résistance confirme le défaut. Un bon thermocouple présente quelques ohms (généralement moins de 20 ohms pour un type J ou K) et un circuit ouvert présente une résistance infinie.

Dérive
Le diagnostic d'un thermocouple à la dérive peut être un peu plus délicat qu'un circuit ouvert. La dérive est la variation constante de la force électromotrice (FEM) de sortie du thermocouple qui amène le contrôleur à indiquer une température légèrement différente de la température réelle du processus. Cette erreur s'accumule avec le temps et peut entraîner une détérioration de la qualité du processus.

La dérive dans les applications de thermoplongeurs PTFE est causée par plusieurs raisons. Les fils en alliage sont sujets à l'oxydation, en particulier les thermocouples de type K en atmosphère soufrée ou réductrice. L'humidité pénétrant dans l'isolation minérale - si une conception à gaine métallique est utilisée sous la couche de PTFE - provoque des défauts de dérivation qui modifient la force électromotrice. La dérive est également accélérée par la contamination chimique de la couche de PTFE par des fluides de traitement agressifs qui pénètrent ou endommagent la couche de PTFE.

L'expérience sur le terrain a montré qu'un thermocouple à dérive réussit souvent un contrôle de continuité de base mais échoue à la vérification de sa précision. Pour effectuer un test contrôlé, placez le capteur dans un bain de température stable connue (un bain de glace à 0 C ou de l'eau bouillante à 100 C selon l'altitude) et comparez la sortie en millivolts aux tables de thermocouples classiques. La preuve de dérive est tout changement au-delà de la tolérance autorisée (par exemple ±2 degrés pour les capteurs de qualité standard-).

Gaine (jonction mise à la terre) courte à
Un autre mode de défaillance courant est un canal électrique inattendu entre les fils du thermocouple et la gaine métallique. Dans un thermocouple à jonction-mis à la terre-bien conçu, un point de jonction est délibérément lié à la gaine pour une réponse plus rapide. Mais si les fils touchent la gaine à un deuxième endroit – en raison d’une rupture de l’isolation, d’une abrasion ou d’une défaillance du PTFE – une jonction parallèle se forme.

Cette connexion parallèle fait que la température moyenne relevée ne correspond ni à la température réelle du processus ni à la température à la jonction souhaitée. Le contrôleur peut fournir une valeur qui semble crédible, mais qui ne correspond pas à la situation réelle. Un symptôme révélateur est que la température affichée change de manière inattendue si des vibrations se produisent ou si le radiateur est déplacé. Vous pouvez tester la présence de tout court-circuit indésirable en mesurant la résistance de chaque fil du thermocouple à la gaine et en recherchant toute valeur de résistance faible (sans compter la connexion à point unique).

Comment diagnostiquer une défaillance du thermocouple dans les systèmes de thermoplongeurs en PTFE
Une technique de diagnostic méthodique réduit les temps d’arrêt et le remplacement inutile des appareils de chauffage en état de marche. Si vous pensez que votre thermocouple est défectueux, voici ce que vous devez faire.

Inspection visuelle
La première partie du processus est une évaluation visuelle complète du thermocouple et de son câblage. Notez les signes de corrosion au niveau des bornes de connexion ou de décoloration de la gaine PTFE ou de dégradation mécanique autour des coudes et des colliers. Les vis de borne ou les broches de connecteur desserrées sont assez fréquentes et faciles à réparer.

Contrôle de résistance
Réglez le multimètre numérique sur l'échelle en ohms pour mesurer la résistance. Le thermocouple doit lire quelques ohms, généralement inférieurs à 20 ohms pour les capteurs courants de type J et K. Un circuit ouvert (lecture infinie ou en surcharge) signifie un fil endommagé ou une jonction corrodée. Sur un type de jonction-mis à la terre, une lecture de zéro ou très proche de zéro ohm entre un fil de thermocouple et la gaine peut suggérer un court-circuit involontaire à la gaine, alors qu'un seul point de mise à la terre délibérée est normal. La résistance de ce canal doit être très faible mais cohérente.

Mesure de sortie en millivolts
Pour diagnostiquer la dérive, le thermocouple est détaché du contrôleur et sa sortie en millivolts est surveillée à une température de référence connue. Un bain de glace (0 degré / 32 degrés F) fournit une référence constante de 0 mV pour les types J et K. À 100 degrés (212 degrés F), le type J produit ~ 5,27 mV et le type K ~ 4,10 mV. Les écarts supérieurs à la tolérance publiée du capteur indiquent une dérive. Ce test détectera également les ouvertures intermittentes qui n'apparaissent que lorsque le capteur est déplacé ou chauffé.

Conclusion
Les trois principaux modes de défaillance des thermocouples dans les thermoplongeurs en PTFE sont le circuit ouvert dû à la corrosion ou aux vibrations, la dérive due à la pénétration d'humidité ou à l'oxydation et le court-circuit dans la gaine dû à une rupture d'isolation. Chaque mode a une réponse caractéristique. Les circuits ouverts provoquent un grillage, de petits décalages produisent une dérive, des défauts de court-circuit-à-gaine produisent des valeurs moyennes inattendues. L'inspection visuelle, la mesure de la résistance et les tests de sortie en millivolts fournissent une approche de diagnostic systématique pour identifier avec précision la cause profonde. L'étalonnage et l'inspection réguliers des thermocouples éviteront les pannes inattendues, maintiendront la qualité du processus et éviteront les temps d'arrêt imprévus dans les applications de chauffage clés.