Neprecīzi termopāra temperatūras rādījumi? To visu izraisa aukstās krustojuma temperatūras svārstības!

Ikdienas rūpnieciskajā ražošanā termopāri kā temperatūras mērīšanas veterāni tiek plaši izmantoti dažādās augstas{0}}temperatūras vidēs. Tomēr daudzi inženieri saskaras ar galvassāpēm: neprecīzi mērījumu rezultāti. Galvenais iemesls 90% gadījumu slēpjas "aukstā savienojuma temperatūras kompensācijā".

I. Kāpēc ir nepieciešama aukstā savienojuma kompensācija?

Termopāra temperatūras mērīšana ir balstīta uz "termoelektrisko efektu": kad divi dažādi metāli veido ķēdi, jo lielāka ir temperatūras starpība starp abiem galiem, jo ​​spēcīgāks ir ģenerētais termoelektriskais potenciāls (mV signāls). Tomēr ir slēpts priekšnoteikums: termopāra kalibrēšanas tabula ir iestatīta uz aukstā savienojuma temperatūru t₀=0 grādu!

Ja aukstā savienojuma temperatūra (parasti pie sadales kārbas) novirzās no 0 grādiem, termoelektriskais potenciāls radīs kļūdu. Piemēram, ar K tipa termopāri, par katru aukstā savienojuma temperatūras paaugstināšanos par 10 grādiem, mērījumu kļūda palielinās par aptuveni 2,5 grādiem. Pieņemot, ka faktiskā aukstā savienojuma temperatūra ir 30 grādi, bet sistēma pēc noklusējuma uzstāda t₀=0 grādus, mērot objektu 100 grādu leņķī, parādītā vērtība var būt tikai 70 grādi, kļūda līdz 30 grādiem!

Ķīmiskajā rūpnīcā reiz bija aukstā savienojuma kompensācijas kļūme, kur DCS rādīja 800 grādus, bet faktiskā pirolīzes krāsns temperatūra bija sasniegusi 950 grādus, izraisot krāsns cauruļu pārkaršanu un deformāciju, kā rezultātā radās nopietni zaudējumi.

II. Parastā aukstuma savienojuma kompensācijas metodes

Lai atrisinātu aukstā savienojuma temperatūras svārstību problēmu, parasti tiek izmantotas šādas metodes:

1. Kompensācijas stieples metode (visbiežāk izmantotā)

Kompensācijas stieples metodes pamatā ir izmantot lētas metāla stieples ar tādām pašām termoelektriskajām īpašībām kā termopāriem, lai paplašinātu auksto savienojumu no augstas -temperatūras zonas līdz temperatūras stabilai vadības telpai (piemēram, 25 grādi ±5 grādi).

Piesardzības pasākumi: kompensācijas vadam ir jāatbilst termopāra tipam (piemēram, K- tipa termopārim ar KX kompensācijas vadu) un jāpievērš uzmanība "pozitīvam uz pozitīvo, negatīvajam pret negatīvo". Elektrostacija savulaik piedzīvoja nepareizu turbīnas temperatūras novērtējumu, kas pārsniedza 100 grādus apgriezto kompensācijas vadu savienojumu dēļ. Kompensācijas stieples garums parasti nedrīkst pārsniegt 15 metrus; pretējā gadījumā jāapsver temperatūras devēja izmantošana.

2. Tilta kompensācijas metode

Ja aukstā savienojuma temperatūra ievērojami svārstās (piemēram, āra instalācijās), kompensācijas vadi var nebūt pietiekami. Tilta kompensācijas metode izmanto nelīdzsvarotu tiltu, lai radītu spriegumu, kompensējot aukstā savienojuma temperatūras svārstību ietekmi.

Svarīgas piezīmes: kompensācijas tilta līdzsvara punktam ir jābūt iestatītam uz 0 grādiem, un strāvas padevei jābūt stabilai (svārstība ir mazāka par vai vienāda ar 0,1%); pretējā gadījumā tiks ieviestas jaunas kļūdas. Tērauda rūpnīca piedzīvoja temperatūras mērījumu kļūdu, kas pārsniedz 15 grādus strāvas padeves svārstību dēļ. Ieteicams kalibrēt vismaz reizi gadā.

3. Ledus vannas metode (parasti izmanto laboratorijās)

Termopāra aukstais savienojums tiek ievietots ledus -ūdens maisījumā, lai nodrošinātu nemainīgu 0 grādu temperatūru. Šī metode nodrošina augstu precizitāti, taču ir dārga un neērta uzturēšanai, galvenokārt piemērota precizitātes mērījumiem laboratorijās.

4. Aprēķinu korekcijas metode

Tiek mērīta faktiskā aukstā savienojuma temperatūra TH, un korekcija tiek aprēķināta, izmantojot formulu EAB(T,0)=EAB(T,TH) + EAB(TH,0). Šī metode ir piemērota automatizētām sistēmām vai{5}}datorizētām temperatūras mērīšanai.

5. Programmatūras kompensācijas metode

Mūsdienu temperatūras mērīšanas sistēmās sensori, piemēram, termistori, uzrauga aukstā savienojuma temperatūru, un signāls tiek ievadīts datorā automātiskai korekcijai, izmantojot programmatūras algoritmus. Šī metode ir elastīga un precīza, jo īpaši piemērota vairāku -punktu temperatūras mērīšanai.

III. Kā izvēlēties uzticamāko un ekonomiskāko kompensācijas metodi?

Izvēloties aukstā savienojuma kompensācijas metodi, ir rūpīgi jāapsver apkārtējās temperatūras svārstības, precizitātes prasības un izmaksas:

Iekštelpu vidē ar nelielām temperatūras svārstībām (piemēram, pastāvīgas temperatūras darbnīcām): kompensējošā stieples metode apvienojumā ar instrumenta iekšējo automātisko kompensāciju vai aprēķina korekcijas metodi ir salīdzinoši ekonomiska un uzticama izvēle. Tas var nogādāt auksto savienojumu stabilā vidē ar salīdzinoši zemām izmaksām un vienkāršu ieviešanu.

Āra vai rūpnieciskiem objektiem ar lielām temperatūras svārstībām: kompensācijas stieples metode kopā ar tilta kompensācijas metodi vai programmatūras kompensācijas metodi ir uzticamāka. Tilta kompensācija var dinamiski reaģēt uz temperatūras izmaiņām, savukārt programmatūras kompensācijai ir augsta precizitāte un tā var tikt galā ar sarežģītām situācijām. Lai gan pēdējam var būt nedaudz lielāks sākotnējais ieguldījums, tas var efektīvi izvairīties no lielākiem zaudējumiem, ko izraisa mērījumu kļūdas.

Laboratorijām vai lietojumiem, kam nepieciešama augsta precizitāte: Ledus vannas metodei ir visaugstākā precizitāte, bet arī augstākās izmaksas. Izvēlei jābūt balstītai uz budžeta un precizitātes prasībām.

IV. Praktiskais kontrolsaraksts

Pirms temperatūras mērīšanas ir ieteicams ātri pārbaudīt:

Vai kompensējošā stieples modelis ir pilnībā saderīgs ar termopāri?

Vai sadales kārba atrodas tālāk no siltuma avotiem (lielāks vai vienāds ar 50 cm)? Vai ir siltumizolācija?

Ja izmantojat kompensētu tiltu, kad tika veikta pēdējā kalibrēšana?

Vai darba vidē aukstā savienojuma temperatūra svārstās vairāk par 5 grādiem / h? (Ja tā, apsveriet stabilāku kompensācijas shēmu vai temperatūras kontroles pasākumus.)

Vai noklusējuma aukstā savienojuma temperatūras iestatījums jūsu mērīšanas sistēmas DCS/displeja instrumentā ir 0 grādi? (Iestatījumam nepieciešams apstiprinājums.)