Zastosowanie termometru termopary w inżynierii energii wodnej

Termometry termopary należą do instrumentów pomiarowych temperatury kontaktowej. Mierzy temperaturę na podstawie zasady efektu termoelektrycznego, znanego również jako efekt Sebeck, i jest powszechnie stosowanym elementem pomiaru temperatury w przyrządach do pomiaru temperatury. W tym artykule przedstawiono głównie zastosowanie termometrów termopary w inżynierii energii wodnej do odniesienia czytelników.

1. Podstawowa zasada termopary
Termometry termopary należą do instrumentów pomiarowych temperatury kontaktowej. Mierzy temperaturę na podstawie zasady efektu termoelektrycznego, znanego również jako efekt Sebeck, i jest powszechnie stosowanym elementem pomiaru temperatury w przyrządach do pomiaru temperatury. Połącz przewody A i B różnych materiałów w zamkniętą pętlę, z jednym końcem w styku z punktem pomiaru zwanym końcem pomiarowym (lub końcem roboczym), a drugim końcem zwanym końcem odniesienia (lub wolnym). Jeśli temperatura t i t {{0}} na końcu pomiaru i końce odniesienia są różne, potencjał termoelektryczny EAB (t, t 0) jest generowany między a i b w obwodzie, który nazywa się efektem SeeBeck lub efektem termoelektrycznym. Rozmiar EAB zmienia się w zależności od materiału przewodów A i B, a także temperatury t i t 0 na obu końcach. Ten typ obwodu nazywa się prototypową termoparą. W praktycznych zastosowaniach jeden koniec A i B jest spawany razem, gdy pomiar końca termopary i umieszczony w zmierzonej temperaturze T, podczas gdy koniec odniesienia jest oddzielony i podłączony do instrumentu wyświetlacza z przewodem, a temperatura T0 w punkcie styku końca referencyjnego jest stabilna. Potencjał mierzony przez przyrząd wyświetlacza zmienia się tylko w zależności od zmierzonej temperatury.
Gdy trzeci materiał metalowy jest podłączony do obwodu termopary, o ile temperatura dwóch styków materiału jest taka sama, potencjał termoelektryczny generowany przez termoparę pozostanie niezmieniony i nie będzie miało na to wpływu połączenie trzeciego metalu z obwodem. Dlatego przy użyciu termopary do pomiaru temperatury można podłączyć przyrząd pomiarowy w celu pomiaru potencjału termoelektrycznego i można określić temperaturę zmierzonego pożywki.
Według związku między potencjałem termoelektrycznym a funkcją temperatury. Można wykonać w tabeli kalibracji termopary. Tabela stopniowa jest uzyskiwana pod warunkiem stopnia wolnej końcowej do stopnia =0. Różne termopary mają różne tabele stopniowe.
Teoretycznie dowolne dwa rodzaje przewodów można skonfigurować w termoparę, ale w rzeczywistości nie wszystkie materiały można użyć do wykonania termopary. Dlatego materiał elektrody termoelektrycznej musi spełniać następujące wymagania:
(1) Materiały termoparowe mogą generować wysoki potencjał termoelektryczny, gdy są poddawane temperaturze, a związek między potencjałem termoelektrycznym a temperaturą jest najlepiej liniową lub w przybliżeniu liniową zależność funkcji pojedynczej wartości;
(2) Może mierzyć wysokie temperatury i być stosowane w kraju w szerokim zakresie temperatur. Po długoterminowym użyciu jego właściwości fizyczne i chemiczne, a także cechy termoelektryczne pozostają stabilne;
(3) materiał jest wymagany do posiadania współczynnika oporności o niskiej temperaturze, wysokiej rezystywności elektrycznej, dobrej przewodności i niewielkiej pojemności termicznej; Dobra odtwarzalność, wygodna do masowej produkcji i wymiany, oraz łatwy w opracowaniu jednolitej tabeli oceniania;
(4) Dobra wydajność mechaniczna i most jednolity;
(5) Obfite zasoby i przystępne ceny.
Aby zapewnić niezawodne i stabilne działanie termopar, wymagane są następujące wymagania:
(1) spawanie dwóch elektrod termoelektrycznych, które składają się na termoparę, musi być twarda i bezpieczna;
(2) dwie elektrody termoelektryczne powinny być dobrze izolowane od siebie, aby zapobiec zwarciom;
(3) połączenie między przewodem kompensacyjnym a wolnym końcem termopary powinno być wygodne i niezawodne;
(4) Sanda ochronna powinna zapewnić wystarczającą izolację między elektrodą termoelektryczną a szkodliwymi pożywkami. Charakterystyka termometrów termopary obejmuje:
(1) Wysoka dokładność pomiaru. Ponieważ termopara jest w bezpośrednim kontakcie z zmierzonym obiektem i nie ma na nią wpływu pośrednie medium.
(2) Szeroki zakres pomiaru. Powszechnie używane termopary mogą mierzyć stale od -50 do stopnia +1600, podczas gdy niektóre specjalne termopary mogą mierzyć temperatury tak niskie jak -269 (takie jak chrom niklu złotego żelaza) i tak wysoko jak +2800 (takie jak Tungsten Rhenium).
(3) Prosta konstrukcja i łatwa w użyciu. Termopary składają się zwykle z dwóch różnych rodzajów drutów metalowych i nie są ograniczone rozmiarem lub otwarciem. Mają ochronne rękawy na zewnątrz, co czyni je bardzo wygodnymi w użyciu. Termopara to element wykrywania temperatury, który może przekształcić sygnały temperaturowe w sygnały potencjału termoelektrycznego. Współpracując z elektrycznymi przyrządami pomiarowymi można zmierzyć zmierzoną temperaturę.
2. Wybór termometru termoelektryczny
Powszechnie stosowane termopar można podzielić na dwie kategorie: standardowe termopary i niestandardowe termopary. Standardowa termopara odnosi się do termopary, której potencjał termoelektryczny i związek temperatury, dopuszczalny błąd i ujednolicona skala standardowa są określone w standardzie ***** i ma dopasowany instrument wyświetlania do wyboru. Nienandaryzowane termopary nie są tak szeroko stosowane ani o tym samym rzędu wielkości jak standaryzowane termopary i ogólnie nie mają zunifikowanej tabeli kalibracji. Są one głównie stosowane do pomiarów w niektórych specjalnych okazjach. Standaryzowane termopary są wytwarzane zgodnie ze standardami IEC ******. Znaki podziału termopar to głównie S, R, B, N, K, E, J, T itd. Wśród nich S, S, R i B należą do termopar metali szlachetnych, podczas gdy N, K, E, J i T należą do taniej termopar metali.
Charakterystyką skali S jest silna wydajność przeciwutleniacza, odpowiednia do ciągłego stosowania w atmosferze utleniającej i obojętnej, z długoterminową temperaturą wynoszącą 1400 stopni i krótkoterminową temperaturą stosowania 1600 stopni. Spośród wszystkich termopar, poziom dokładności znaku skali S jest * * * wysoki i jest zwykle używany jako standardowa termopara;
W porównaniu ze skalą S skala R ma prawie identyczną wydajność, z wyjątkiem 15% wzrostu potencjału termoelektrycznego;
Znak podziału B ma bardzo mały potencjał termoelektryczny w temperaturze pokojowej, więc przewody kompensacyjne na ogół nie są potrzebne podczas pomiaru. Jego długoterminowa temperatura użytkowania wynosi 1600 stopni, a jej krótkoterminowa temperatura użytkowania wynosi 1800 stopni. Może być stosowany do utleniania lub neutralnej atmosfery, a także do krótkotrwałego stosowania w warunkach próżniowych.
Charakterystyką skali N to silna odporność na utlenianie o wysokiej temperaturze w wysokości 1300 stopni, dobra długoterminowa stabilność potencjału termoelektrycznego i odtwarzalność krótkoterminowych cykli termicznych oraz dobra odporność na napromieniowanie jądrowe i niską temperaturę. Może częściowo wymienić termoparę skali S;
Charakterystyką skali K jest silna wydajność przeciwutleniacza, odpowiednia do ciągłego stosowania w atmosferze utleniającej i obojętnej, z długoterminową temperaturą 1000 stopni i krótkoterminową temperaturą stosowania 1200 stopni. Szeroko stosowany we wszystkich termoparach;
Charakterystyką znaku e-dywizji jest to, że ma on duży potencjał termoelektryczny i wysoką wrażliwość wśród powszechnie stosowanych termopar. Odpowiednie do ciągłego stosowania w atmosferze utleniającej i obojętnej, z zakresem temperatur 0-800;
Charakterystyczny znak podziału J polega na tym, że można go stosować zarówno w atmosferze utleniającej (z górną granicą temperatury 750 stopni), jak i redukującą atmosferę (z górną granicą temperatury 950 stopni) i jest odporna na korozję H2 i CO. Jest powszechnie stosowany w branżach rafinacyjnych i chemicznych;
Charakterystyką w skali T jest to, że ma on najwyższy poziom dokładności wśród wszystkich tanich termopar metali i jest zwykle stosowany do pomiaru temperatur poniżej 300 stopni.
Ze względu na fakt, że materiały termopar są na ogół drogie (szczególnie przy użyciu metali szlachetnych), a odległość między punktem pomiaru temperatury a instrumentem jest daleka, aby zaoszczędzić materiały termopary i zmniejszyć koszty, przewody kompensacyjne są zwykle używane do przedłużenia zimnego końca (wolnego końca) termoparmu do stabilnej temperatury pomieszczenia sterującego i podłączania go do instrumentu. Należy zauważyć, że funkcją przewodu kompensacyjnego termopary jest jedynie rozszerzenie elektrody termoelektrycznej i przeniesienie zimnego końca termopary do zacisku przyrządu w pomieszczeniu kontrolnym. Nie może wyeliminować wpływu zmian temperatury na zimnym końcu na pomiar temperatury i nie ma efektu kompensacyjnego. Dlatego należy zastosować inne metody korekcji, aby zrekompensować wpływ temperatury zimnej końcowej t {0}} ≠ 0 stopnia na pomiar temperatury.
Podczas korzystania z przewodów kompensacyjnych termopary ważne jest, aby upewnić się, że model pasuje, a biegunowość nie jest niepoprawnie podłączona. Temperatura na końcu połączenia między drutem kompensacyjnym a termoparą nie powinna przekraczać 100 stopni. Model kompensatora temperatury złącza zimnego powinien pasować do modelu termopary i być używany w określonym zakresie temperatur; Podczas podłączania kompensatora temperatury złącza zimnego z termoparą polaryzację nie powinna być niepoprawnie podłączona; Dostosuj punkt początkowy instrumentu na podstawie temperatury równowagi kompensatora, tak że wskaźnik wskazuje temperaturę w punkcie równowagi; Instrumenty wyświetlane z automatycznymi mechanizmami kompensacyjnymi nie mają zainstalowanych kompensatorów; Kompensatorzy muszą być regularnie sprawdzane i skalibrowane.
Termometry termopary mają szeroki zakres zastosowań w produkcji przemysłowej. Wybór termopar powinien najpierw opierać się na górnej granicy zmierzonej temperatury i należy dokonać prawidłowego wyboru elektrod termopary i rękawów ochronnych; Wybierz specyfikacje i wymiary termopary na podstawie charakterystyki struktury i instalacji testowanego obiektu. Termopary można podzielić na zwykły typ przemysłowy, typ opancerzony i specjalny typ według ich formy strukturalnej.