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工業用溫度計的選購與保養：提升測溫效率的關鍵

工業用溫度計的選購與保養
 
工業用溫度計的選購與保養：提升測溫效率的關鍵

 

　　在現代製造業中，溫度控制早就不只是品質管理的輔助工具，而是影響生產效率、產品良率與設備壽命的關鍵因素之一。無論是在石化精煉、高科技製造、能源管理還是食品、藥品加工，精準的溫度量測與控制，都是確保製程條件保持在最佳範圍，進而增加良率的基礎。同時，適當的溫度管理也能保護生產設備，避免因過熱或熱衝擊導致壽命縮短。因此，工業用溫度計在過程控制中扮演著不可或缺的角色，透過即時監測與溫度參數回饋，維繫製程穩定運行。


 
工業用溫度計的選購與保養:提升測溫效率的關鍵
 

 

工業用溫度計的主要類型及應用場景

 

常見的工業溫度計依據物理原理可分為：膨脹效應（如雙金屬、氣體膨脹式）、熱電效應（熱電偶）、電阻溫度效應（RTD）。以下為主流四大類型之深入解析：
 

1. 雙金屬溫度計（Bimetallic Thermometer）

　　雙金屬溫度計是透過兩種熱膨脹係數不同的金屬片交疊成螺旋結構，隨溫度變化產生彎曲，進而推動指針顯示溫度。其優勢在於不需電源、堅固耐用、抗干擾性佳，適合安裝於就地觀測儀表。一般量測範圍為 -50°C 至 +500°C，精度約 ±1~2% F.S.，但因熱慣性大，反應較慢，適用於溫度變化緩慢的製程。
 

2. 氣體膨脹式溫度計（Gas Actuated Thermometer）

　　此方式是於封閉腔體內填充氮氣等惰性氣體，當溫度改變時氣體膨脹推動感應元件，量測距離可達數十公尺，測量範圍廣（-200°C至+700°C），適用於冷凍設備、蒸汽系統、遠端量測。但這個方法對於密封性的要求很高，若有洩漏測量便會失準；內部壓力波動也會影響精度。

 

3. 熱電偶（Thermocouple）

　　基於賽貝克效應（Seebeck Effect），兩種金屬交界點形成溫差產生電壓，常見類型包含K、J、T…等。範圍廣（-200°C至1800°C）、反應快（毫秒等級），適合高溫爐、焊接、汽車引擎測試。這類型溫度計的具有高的震動耐受性，特別適用於嚴苛的環境。

 

4. 電阻（RTD）

  　　以鉑金材質（Pt100）為主，其電阻值會隨著溫度產生線性變化，特性為精度高（±0.1°C）、穩定性佳。量測範圍通常為-200°C至+600°C，適用於半導體、製藥、能源製程。

薄膜型反應快、抗震佳；繞線型精度高但脆弱。在高腐蝕、高震動環境，建議搭配Inconel或Hastelloy熱套管及iTHERM StrongSens元件使用，可顯著延長使用壽命。

》延伸閱讀：熱電偶(Thermocouple)與熱電阻(RTD)溫度計差異及應用
 

其他類型溫度計之測溫原理、量測範圍、精度與應用特性比較 

溫度計類型 測溫原理 量測範圍 精度 應用特性
紅外線溫度計 偵測物體紅外線輻射轉換為溫度 -50°C 至 3000°C（視型號而定） ±1~2% 非接觸測溫、適用高速/高溫物體
玻璃液體膨脹溫度計 液體因熱膨脹上升液柱高度 -80°C 至 260°C ±1°C 結構簡單、價格便宜但不耐震
數位電子溫度計 電子感測元件轉換為數位訊號 -50°C 至 150°C（常見） ±0.1°C 至 ±1°C 可快速讀數、易整合自動系統
光纖溫度計 光纖對溫度改變產生光學性質變化 -200°C 至 600°C ±0.2°C 或更高 抗電磁干擾、適用高壓/磁場環境
壓電式溫度感測器 壓電材料溫度變化產生電壓訊號 -50°C 至 200°C（依材料） ±1°C 高靈敏度但多用於研究領域

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選購工業用溫度計的考量因素


選擇正確的工業用溫度計是維護製程穩定性與確保產品品質的核心步驟。以下為數項不可忽視的關鍵評估因子：

1. 量測範圍與精度：溫度計需涵蓋工藝條件上下限溫度並預留足夠的安全空間。若製程需高精度控制，建議選用RTD，具備更低漂移與線性優勢；高溫環境或快速溫變則可考慮熱電偶類型。
2. 反應速度與動態性能：應評估製程中溫度變化頻率。在溫度快速變化的應用中，選擇具有快速響應能力之感測元件（如裸露接點熱電偶或薄膜型RTD）。
3. 耐用性與抗震能力：針對有強烈振動的機械設備或管線，務必選擇耐用性高的溫度計。RTD 本身就具有一定的穩定性，而 Endress+Hauser 的 StrongSens 技術更提供了卓越的抗震性能，能夠承受高達 60g 的加速度衝擊，降低感測器損壞的風險。
4. 安裝與維護的便利性：建議搭配模組化熱電偶／熱電阻搭配專利熱套（Thermowell）使用，這種設計允許在不中斷製程的情況下更換和校準感測器，從而提高維護效率並減少不必要的停機時間。
5. 錯誤選型的潛在風險：若忽略上述考量，導致溫度感測精度不足或元件壽命過短，極可能導致生產設備受損、製程異常，造成數據失準與良率下降，甚至影響安全性。
6. 訊號輸出與系統整合：確認溫度計是否支援您系統所需的通訊協議，例如 4~20mA、HART 或 PROFIBUS。選擇與您的分散式控制系統 (DCS) 或監控與資料擷取系統 (SCADA) 能夠高效整合的溫度計，以實現有效的遠端監控。

 

工業用溫度計的保養與校準


無論您選用何種精密的工業用溫度計，建立並嚴格執行一套完善的維護與校準計畫，都是確保製程穩定運行與產品品質的基石。溫度感測器在長時間的使用過程中，難免會因為環境因素或元件老化而產生訊號漂移或性能衰退；而透過及時且正確的保養，不僅能有效延長設備的使用壽命，更能確保測量結果的準確性與可靠性。
 

一、定期檢查：防患於未然的關鍵

規律性的檢查是預防問題發生的第一道防線。以下是定期檢查時應注意的重點：

1. 感測器外觀檢查：

  • 檢查感測器探頭是否有物理性損壞，例如裂痕、凹陷、變形等。
  • 確認接線盒是否緊固，有無鬆動或損壞。
  • 檢查電纜線是否有磨損、龜裂或絕緣層老化等現象。
  • 對於帶有保護套管的溫度計，應仔細檢查套管是否有腐蝕、裂紋、磨損或變薄的跡象。特別是在惡劣環境下運行的設備，更應加強檢查頻率。

2. 接線與連接檢查：
  • 確認所有電氣連接是否牢固可靠，避免因接觸不良導致訊號不穩定或錯誤。
  • 檢查端子是否氧化或腐蝕，如有應及時清理。
  • 確保接線符合相關規範，避免錯誤接線導致設備故障。

3. 安裝固定檢查：
  • 確認溫度計是否穩固地安裝在正確的位置，避免因鬆動或移位影響測量準確性。
  • 檢查固定組件（如法蘭、螺紋接頭等）是否緊固，有無鬆脫或損壞。

4. 環境條件評估：
  • 觀察溫度計周圍的環境條件，例如溫度、濕度、粉塵、腐蝕性氣體等，評估是否超出設備的使用限制。
 

二、精確校準：確保測量準確性的核

 

校準是確保溫度計提供準確測量值的必要步驟。

  • 一般工業應用： 建議每年至少校準一次。
  • 高要求或嚴苛環境： 例如高溫連續運行的熱電偶、製藥行業的關鍵控制點等，應提高校準頻率，例如每 6 個月甚至每季度一次。
  • 穩定性評估： 透過定期校準並記錄數據，可以評估感測器的穩定性。若多次校準結果顯示感測器性能穩定，且製程允許，可適當延長校準間隔，以降低維護成本。


校準過程應嚴格按照標準操作程序進行，並詳細記錄校準結果，包括校準日期、使用的標準設備、校準點、測量值和修正值等。
 

三、定期清潔：維持良好運作的基礎

 
探頭清潔：
  • 定期清潔感測器探頭表面的污染物，例如灰塵、油污、化學殘留物等。
  • 根據污染物的性質選擇合適的清潔方法和清潔劑，避免使用可能損壞感測器的腐蝕性物質。
  • 清潔時應輕柔操作，避免刮傷感測器表面。

接線盒清潔：
  • 保持接線盒內部和外部的清潔乾燥，防止灰塵和濕氣進入。
  • 定期檢查接線端子是否有鬆動或腐蝕，並及時處理。

保護套管清潔：
  • 對於裝有保護套管的溫度計，應定期清潔套管內部的積垢，以確保熱傳導效率，避免影響測量準確性。

　　透過建立一套完善且嚴格執行的預防性維護與校準計畫，工業用溫度計才能在其生命週期內持續提供準確可靠的測量數據。這不僅是確保製程溫度控制品質的關鍵，更能有效避免因感測器故障而導致的非計畫性停機，從而真正實現提高製程穩定性、保障產品品質並降低整體營運風險的目標。


 

各類溫度計的選型依據與國際標準


不同類型的溫度計依據其工作原理與應用特性，需遵循各自的設計準則與計量標準，以確保其性能穩定、量測準確並符合法規要求。以下為主要溫度計類型在實務應用上的選型依據與國際標準參考：

➤  熱電偶（Thermocouple）：選型依據包括測量範圍、熱端接點類型（絕緣、接地或裸露型）、護套材質與尺寸。常用國際標準包含 IEC 60584 與 ASTM E230/E287，定義不同熱電偶型別的溫度-電壓關係、允許誤差與色碼規範。　

➤  熱電阻（RTD）：應考慮精度等級（Class A、AA、B）、元件型式（薄膜或繞線型）與封裝形式。主要依據 IEC 60751，該標準規範Pt100的電阻-溫度對應關係與容許偏差範圍。

➤  雙金屬與氣體膨脹式溫度計：依據機械耐震性、表面安裝位置、反應時間與結構穩定性進行選型。可參考 EN 13190 針對工業指針式溫度計的製造與安全設計規範。

➤  紅外線與光纖溫度計：需評估波長範圍、發射率調整、視場角與安裝距離。其選型與校準一般依據 ISO 80601 或 ASTM E1256。

此外，在高安全需求或法定計量應用中（如製藥、食品、能源），亦需依照 FDA、EHEDG、3-A 或 API 相關規範進行設計與驗證，並透過 ISO 17025 認證實驗室定期執行校準與校驗。

 

選對工業溫度計，打造穩定可靠的製程系統


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