Réparation de convertisseurs thermoélectriques

Inspection des convertisseurs thermoélectriques

Le thermocouple est démonté en parties séparées, nettoyé de la saleté et soigneusement examiné pour déterminer l'état des thermoélectrodes et leur extrémité de travail, des pinces sur le coussinet de tête et la doublure elle-même, une coque isolante en céramique (tasse) pour l'extrémité de travail du thermocouple et un tuyau de protection.

Lors du contrôle des thermocouples dont les thermoélectrodes sont en métaux communs ou en alliages (cuivre, cuivre, chromel, alumel, etc.), l'absence de fissures transversales, qui apparaissent parfois à la suite d'un fonctionnement prolongé du thermocouple à des températures élevées pendant thermoélectrodes, est vérifié ou à la suite de fréquents changements de température alternés, le milieu à l'étude, puis vers le haut, puis vers le bas.

L'apparition de fissures dans les thermoélectrodes peut également être une conséquence de contraintes mécaniques dues à un mauvais renforcement du thermocouple. Ainsi, l'utilisation d'isolateurs à deux canaux avec des thermoélectrodes épaisses conduit souvent à une défaillance des thermocouples.Il est inacceptable qu'un thermocouple, notamment constitué de thermoélectrodes épaisses, repose avec son extrémité de travail sur le fond d'un tube de protection ou d'un insert (coupelle) isolant en céramique.

Lors de l'examen externe de thermocouples, dont les thermoélectrodes sont en métaux précieux ou en alliages (platine, platine-rhodium et autres), vérifiez l'absence d '"intersections" à leur surface - de petites empreintes, pour ainsi dire, d'un coup de couteau. Lorsqu'elles sont détectées, les thermoélectrodes aux endroits où des "croisements" sont visibles sont cassées et soudées.

Recuit de thermocouples en métaux précieux

Dans des conditions de fonctionnement à très hautes températures, il n'est pas toujours possible de protéger les thermoélectrodes platine-rhodium et platine de l'exposition à des milieux gazeux réducteurs (hydrogène, monoxyde de carbone, hydrocarbures) et corrosifs (dioxyde de carbone) en présence de vapeurs de fer , oxydes de magnésium et de silicium. Le silicium, présent dans presque tous les matériaux céramiques, constitue la plus grande menace pour les thermocouples platine-rhodium-platine.

Les électrodes thermiques de ces convertisseurs thermiques l'absorbent facilement avec formation de siliciures de platine. Il y a un changement dans le thermo-EMF, la résistance mécanique des thermoélectrodes diminue, parfois elles sont complètement détruites en raison de la fragilité qui en résulte. La présence de matériaux carbonés tels que le graphite a un effet néfaste car ils contiennent des impuretés de silice qui, à des températures élevées au contact du charbon, sont facilement réduites avec libération de silicium.

Pour éliminer les contaminants des thermoélectrodes en métal précieux ou en alliage, les thermocouples sont recuits (calcinés) pendant 30 à 60 minutes avec un courant électrique dans l'air.A cet effet, les thermoélectrodes sont dégagées des isolateurs et suspendues sur deux supports, puis elles sont dégraissées à l'aide d'un écouvillon imbibé d'alcool éthylique pur (1 g d'alcool pour chaque élément sensible). Les extrémités libres des thermoélectrodes sont reliées à un réseau électrique avec une tension de 220 ou 127 V et une fréquence de 50 Hz. Le courant nécessaire au recuit est régulé par un régulateur de tension et contrôlé par un ampèremètre.

Les éléments sensibles des thermocouples avec une caractéristique d'étalonnage PP (platine rhodium - platine) avec des thermoélectrodes d'un diamètre de 0,5 mm sont recuits à un courant de 10 - 10,5 A [température (1150 + 50) ° C], éléments sensibles avec une caractéristique d'étalonnage du type PR -30/6 [platine rhodium (30%) - platine rhodium (6%)] sont recuits à un courant de 11,5 … 12 A [température (1450 + 50) ° C].

Lors du recuit, les thermoélectrodes sont lavées au brun. Pour cela, le borax est versé sur une plaque d'étain ou autre puis la plaque est déplacée le long de la thermoélectrode chauffée afin qu'elle soit immergée dans le borax (ne pas oublier la conductivité électrique de la plaque). Il suffit de passer une plaque avec une perceuse sur la thermoélectrode 3-4 fois pour que le platine-rhodium et le platine soient propres, sans contamination de la surface.

Une autre méthode peut être préconisée : une goutte de borax est fondue sur une électrode thermoélectrique chaude, laissant cette goutte rouler librement.

A la fin du recuit, le courant a été progressivement réduit à zéro en 60 s.

Après le nettoyage, le borax résiduel sur les thermoélectrodes est éliminé : grosses gouttes - résidus mécaniques et faibles - par lavage à l'eau distillée. Le thermocouple est ensuite recuit à nouveau.Parfois, le lavage au brun et le recuit ne suffisent pas car les thermoélectrodes restent toujours solides. Cela indique que le platine a absorbé du silicium ou d'autres éléments non combustibles et doit être raffiné à la raffinerie où les thermoélectrodes sont envoyées. La même chose est faite s'il reste une contamination de surface sur les thermoélectrodes.

Vérification de l'homogénéité des thermoélectrodes

Dans l'utilisation pratique d'un convertisseur thermique, une certaine différence de température est toujours détectée sur sa longueur. thermoélectrodes. L'extrémité de travail du thermocouple est généralement située dans la zone de température la plus élevée, par exemple au centre de la cheminée. Si vous déplacez un certain compteur de température, par exemple l'extrémité de travail du convertisseur thermique (connecté à un autre millivoltmètre), le long des électrodes thermiques du premier convertisseur thermique dans le sens allant de l'extrémité de travail aux extrémités libres, la température diminue sera marqué par la distance entre le centre de la cheminée et ses parois.

Chacune des thermoélectrodes sur la longueur présente généralement une irrégularité (inhomogénéité) - une petite différence dans la composition de l'alliage, l'écrouissage, les contraintes mécaniques, la contamination locale, etc.

En raison de la répartition inégale de la température sur les thermoélectrodes et de leur inhomogénéité dans le circuit thermoélectrique, des thermo-EMF inhérents apparaissent, inhérents aux points d'inhomogénéité des thermoélectrodes, dont certains sont ajoutés, d'autres soustraits, mais tout cela conduit à une distorsion du résultat de mesure de la température.

Afin de réduire l'effet d'inhomogénéité, chaque thermocouple thermocouple en métaux précieux, notamment exemplaire, est contrôlé d'homogénéité après recuit.

A cet effet, un thermoélectrique vertical à tester est introduit dans un petit four électrique tubulaire déconnecté capable de créer un champ thermique local lorsqu'il est chauffé. La borne négative du galvanomètre zéro sensible est connectée à la thermoélectrode positive, la borne positive de la source de tension régulée (IRN) est connectée à la borne positive de ce galvanomètre, et le thermocouple thermocouple négatif est connecté à la borne négative de l'IRN . Une telle inclusion de l'IRN permet de compenser (équilibrer) la thermo-EMF du thermocouple avec la tension de l'IRN. Afin de ne pas endommager le galvanomètre zéro sensible, un galvanomètre zéro plus grossier est d'abord allumé, le thermo-EMF est compensé, puis les galvanomètres zéro sont inversés et la compensation thermo-EMF finale est effectuée à l'aide de rhéostats IRN pour un réglage en douceur du galvanomètre à zéro sensible.

Allumez le four électrique, créez un chauffage local de la thermoélectrode testée et tirez-la lentement à travers le four sur toute sa longueur. Si le métal ou l'alliage de la thermoélectrode est homogène, l'aiguille du galvanomètre zéro sera au zéro. En cas d'inhomogénéité du fil de la thermoélectrode, l'aiguille du galvanomètre zéro s'écartera vers la gauche ou vers la droite du repère zéro. La partie inhomogène de la thermoélectrode est découpée, les extrémités sont soudées et l'homogénéité de la couture est vérifiée.

En présence d'une inhomogénéité mineure, lorsque la thermo-EMF supplémentaire ne dépasse pas la moitié de l'erreur tolérée pour la thermo-EMF d'une paire donnée, la section de thermoélectrode ne doit pas être coupée et ladite inhomogénéité doit être ignorée.

Préparation des thermoélectrodes pour le soudage

Si la longueur des thermoélectrodes non brûlées restantes le permet, une nouvelle est fabriquée à la place de l'extrémité de travail détruite.

S'il est possible de fabriquer un thermocouple à partir de thermoélectrodes neuves, la compatibilité du matériau du thermocouple avec le thermocouple fabriqué est vérifiée de la manière la plus minutieuse pour garantir sa qualité.

A cet effet, sur la base de documents réglementaires, le type de matériau, ses caractéristiques techniques et les résultats des tests de matériaux sont déterminés par le service de contrôle qualité (service de contrôle technique) du fabricant. Si ces données répondent aux exigences techniques, le matériel peut être utilisé ; sinon c'est testé.

Pour vérifier l'homogénéité, un morceau de la thermoélectrode est découpé dans la bobine de matériau plus long que celui requis pour la fabrication du thermocouple, après quoi de courts fils de connexion en cuivre sont connectés aux extrémités de la thermoélectrode à l'aide de pinces. Les pinces ont été abaissées dans des récipients isolants avec de la glace fondante (0 ° C) et l'homogénéité du matériau de la thermoélectrode a été déterminée.

Pour déterminer le type de matériau et sa qualité, environ 0,5 m de la thermoélectrode est coupé de la bobine et soudé au même morceau de fil de platine.L'extrémité de travail du thermocouple résultant est placée dans un thermostat à vapeur à une température de 100 ° C, et les extrémités libres sont amenées dans des récipients calorifuges avec de la glace fondante (0 ° C) et reliées par des fils de cuivre avec un potentiomètre. Le type et la qualité du matériau sont déterminés par le thermo-EMF développé par le thermocouple.

En apparence, le chromel diffère légèrement de l'alumel, mais le chromel est plus dur que l'alumel, ce qui est facilement déterminé par flexion, et de plus, l'alumel est magnétique, contrairement au chromel non magnétique.