Can nhiệt K là gì? Nguyên ký, cấu tạo, ứng dụng và cách kiểm tra cảm biến can nhiệt độ loại K

Trong bài viết này, Dubai Electric mời bạn khám phá những thông tin quan trọng về can nhiệt K là gì? Nguyên lý hoạt động, cấu tạo, ứng dụng và cách kiểm tra can nhiệt độ K. Hy vọng rằng những thông tin này sẽ hỗ trợ Quý khách hàng trong quá trình lựa chọn cảm biến nhiệt độ phù hợp.

Can nhiệt K là gì?

Can nhiệt K hay Thermocouple type K, còn được gọi là cảm biến nhiệt độ can nhiệt loại K, được sử dụng để đo nhiệt độ cao lên đến 1200 độ C trong các ứng dụng như lò đốt, lò hơi, lò xấy, và nhiều ứng dụng khác. Can nhiệt loại K có hai loại chính là can sứ và can inox, cả hai đều có khả năng đo nhiệt độ cao hơn so với Pt100. Tuy nhiên, nhược điểm của can nhiệt loại K là sai số đo lớn hơn so với Pt100, do đó cần sử dụng bộ chuyển đổi nhiệt độ để chuyển đổi tín hiệu can nhiệt K sang tín hiệu analog 4-20mA hoặc 0-10V.

Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ can nhiệt loại K

Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ can nhiệt loại K tương tự như các loại can nhiệt khác, gồm hai dây kim loại khác nhau. Trong can nhiệt type K, dây dương (Chromel) bao gồm 90% niken và 10% chromium, trong khi dây âm (Alumel) bao gồm 95% niken, 2% aluminum, 2% manganese và 1% silicon. Hai dây kim loại này được hàn nối với nhau tại một đầu, được gọi là đầu nóng hoặc đầu đo, trong khi đầu còn lại được gọi là đầu lạnh hoặc đầu chuẩn.

Cấu trúc cơ bản của cảm biến nhiệt độ can nhiệt loại K bao gồm các thành phần sau:

1. Đầu kết nối (Connection head): Đây là phần kết nối giữa can nhiệt và các thiết bị khác như PLC điều khiển hoặc màn hình hiển thị. Phần đầu kết nối thường được làm từ nhôm, gang dẻo hoặc thép không gỉ và có vai trò bảo vệ cầu đấu nối và dây tín hiệu bên trong. Một số loại can nhiệt type K có tích hợp bộ chuyển đổi nhiệt độ trong đầu kết nối này.
2. Ống dẫn dây tín hiệu: Đây là một cấu trúc kim loại nối phần đầu kết nối với phần que đo. Bên trong ống dẫn dây tín hiệu, có hai ống bảo vệ để bảo vệ dây tín hiệu từ phần đầu cảm biến. Do phải chịu nhiệt độ cao, ống dẫn dây tín hiệu thường được làm từ thép không gỉ SUS316, Inconel hoặc nhôm để tản nhiệt.
3. Kết nối cơ khí (Process connection): Đây là phần kết nối giúp cố định can nhiệt K vào hệ thống hoặc thiết bị cần đo. Có nhiều loại kết nối cơ khí như ren, mặt bích, hàn, phích cắm, clamp,…
4. Ống bảo vệ (Inner tube): Phần đầu dò của cảm biến được bảo vệ bởi nhiều lớp bảo vệ khác nhau. Lớp bảo vệ bên ngoài thường được làm bằng sứ hoặc các vật liệu khác, có độ dày phù hợp với nhiệt độ cần đo. Lớp bảo vệ này cần có độ cứng cao, khả năng chịu va đập và truyền nhiệt vào bên trong.
5. Ống bảo vệ đầu dò (Insulation rod): Là lớp bảo vệ nằm giữa lớp bảo vệ bên ngoài và đầu dò nhiệt độ. Nó giúp cố định và bảo vệ đầu dò nhiệt độ, đồng thời tránh sự tác động từ môi trường bên ngoài. Khoảng cách giữa hai lớp bảo vệ này được duy trì để đảm bảo truyền nhiệt mà không bị ảnh hưởng bởi sự giãn nở trong môi trường nhiệt độ cao của cảm biến.
6. Đầu dò nhiệt độ (Measuring sensor): Là bộ phận nằm ở trong cùng của que đo, chứa hai dây kim loại (dây âm và dây dương). Đầu dò nhiệt độ là trái tim của can nhiệt, cảm nhận trực tiếp giá trị nhiệt độ và thông qua dây tín hiệu để truyền thông tin về giá trị nhiệt độ đo được.

So sánh Pt100 và cảm biến nhiệt độ can K

So sánh sự khác nhau giữa Pt100 và cảm biến nhiệt độ can K có các điểm khác nhau cơ bản như sau:

1. Nguyên lý hoạt động: Cảm biến Pt100 (nhiệt điện trở) có điện trở thay đổi theo nhiệt độ, tức là khi nhiệt độ thay đổi thì điện trở cũng thay đổi. Trong khi đó, can nhiệt loại K thay đổi điện áp khi nhiệt độ thay đổi, không phụ thuộc vào thay đổi điện trở.
2. Tín hiệu ngõ ra: Can nhiệt loại K chỉ có tín hiệu ngõ ra dạng điện áp (mV), trong khi cảm biến Pt100 có tín hiệu ngõ ra dạng điện trở (Ω). Can nhiệt K thường có dải đo thấp hơn so với Pt100, nhưng lại có sai số lớn hơn.
3. Số dây kết nối: Cảm biến Pt100 thường được sử dụng với 3 hoặc 4 dây kết nối để đảm bảo độ chính xác và độ bền. Trong khi đó, can nhiệt loại K thường chỉ có 2 dây kết nối.
4. Độ chính xác: Cảm biến Pt100 thường có độ chính xác cao hơn so với can nhiệt loại K. Điều này là do can nhiệt K có sai số lớn hơn và khả năng ổn định kém hơn trong việc đo nhiệt độ.

Dưới đây là bảng so sánh giữa cảm biến Pt100 và cảm biến nhiệt độ can K:

	Cảm biến Pt100	Cảm biến nhiệt độ can K
Nguyên lý hoạt động	Điện trở thay đổi theo nhiệt độ	Điện áp thay đổi theo nhiệt độ
Tín hiệu ngõ ra	Điện trở (Ω)	Điện áp (mV)
Số dây kết nối	3 hoặc 4 dây	2 dây
Dải đo nhiệt độ	Rộng, thường lên đến 600°C	Thường ≤ 400°C
Độ chính xác	Cao	Thấp hơn so với Pt100
Độ ổn định	Ổn định tốt	Ổn định kém
Độ bền	Cao	Thấp hơn so với Pt100
Ứng dụng	Công nghiệp, quản lý nhiệt độ cao	Công nghiệp, ứng dụng thông thường

Lưu ý: Bảng so sánh trên chỉ mang tính chất tổng quan và không bao gồm tất cả các thông số kỹ thuật và ứng dụng chi tiết của từng loại cảm biến. Đối với các ứng dụng cụ thể, cần xem xét các yêu cầu kỹ thuật và điều kiện làm việc để chọn loại cảm biến phù hợp.

Tóm lại, cảm biến nhiệt độ Pt100 và can nhiệt loại K khác nhau về nguyên lý hoạt động, tín hiệu ngõ ra, số dây kết nối và độ chính xác. Sự lựa chọn giữa hai loại này phụ thuộc vào yêu cầu ứng dụng cụ thể và độ chính xác mong muốn.

Cách kiểm tra cảm biến can nhiệt độ loại K

Cách kiểm tra can nhiệt loại K rất đơn giản. Bạn chỉ cần chuẩn bị một đồng hồ đo điện áp mV (Volt-OHM Meter) là có thể thực hiện kiểm tra. Dưới đây là cách thực hiện:

1. Chuẩn bị đồng hồ đo điện áp mV và chuyển nó sang chế độ đo mV.
2. Kết nối cực dương của đồng hồ đo vào dây đỏ của can nhiệt K.
3. Kết nối cực âm của đồng hồ đo vào dây trắng hoặc xanh của can nhiệt K.
4. Quan sát giá trị điện áp trên đồng hồ đo.
5. Sử dụng quẹt lửa hoặc đốt một cây đèn cầy để làm nóng đầu dò của can nhiệt.
6. Quan sát giá trị điện áp trên đồng hồ đo.

Khi thực hiện kiểm tra, có hai trường hợp có thể xảy ra:

• Nếu giá trị điện áp tăng dần theo nhiệt độ, điều đó cho thấy can nhiệt K vẫn hoạt động tốt.
• Nếu giá trị điện áp không thay đổi, bạn nên kiểm tra lại đầu dò xem có nóng hay không, kiểm tra các đầu nối xem chúng có chắc chắn không. Nếu điện áp vẫn không thay đổi, đó là dấu hiệu rằng cặp nhiệt điện loại K của bạn đã hỏng. Trong trường hợp này, bạn cần mua một cặp can nhiệt loại K mới để thay thế.

Cách chọn mua can nhiệt loại K phù hợp

Để lựa chọn mua cảm biến nhiệt độ loại K phù hợp, người dùng cần xem xét các tiêu chí sau:

• Dải đo: Xác định dải nhiệt độ cần đo để đảm bảo thiết bị hoạt động trong điều kiện tối ưu và tối ưu hóa chi phí.
• Vật liệu đầu bảo vệ: Lựa chọn vật liệu như nhôm, gang dẻo hoặc thép không gỉ cho phần đầu kết nối, tuỳ thuộc vào yêu cầu ứng dụng và tối ưu giá thành.
• Đường kính que đo: Kiểm tra và lựa chọn kích thước đường kính que đo phù hợp để đảm bảo lắp đặt dễ dàng và hiệu quả.
• Kết nối cơ khí: Xem xét kết nối của hệ thống hoặc thiết bị hiện có để chọn phù hợp, tránh khó khăn và phải thay đổi hoặc chỉnh sửa kết nối.
• Cấp chính xác: Xem xét cấp độ chính xác của cảm biến để đảm bảo độ chính xác và lựa chọn phù hợp với yêu cầu ứng dụng.
• Môi chất làm việc: Xác định liệu cần sử dụng ống bảo vệ thermowell hay không, đặc biệt cho môi trường áp suất cao hoặc môi chất ăn mòn, oxy hóa.
• Chiều dài que đo: Lựa chọn chiều dài cảm biến phù hợp để đảm bảo lắp đặt dễ dàng và độ chính xác.
• Tín hiệu ngõ ra: Xem xét tín hiệu ngõ ra, có thể là millivoltage hoặc analog 4-20mA, tuỳ thuộc vào yêu cầu sử dụng và tương thích với hệ thống hiện có.

Bằng cách xem xét các tiêu chí trên, người dùng có thể lựa chọn và mua được cảm biến nhiệt độ loại K phù hợp với mục đích sử dụng của mình.