Termopaari termomeetri kasutamine hüdroenergia insenerites

Termopaari termomeetrid kuuluvad kontakttemperatuuri mõõtmisinstrumentidesse. See mõõdab temperatuuri, mis põhineb termoelektrilise efekti põhimõttel, mida nimetatakse ka seebecki efektiks, ja see on temperatuuri mõõtmisvahendite temperatuuri mõõtmise element. See artikkel tutvustab peamiselt termopaaride termomeetrite rakendamist hüdroenergiatehnoloogias lugejate võrdluseks.

1. Termopaari aluspõhimõte
Termopaari termomeetrid kuuluvad kontakttemperatuuri mõõtmisinstrumentidesse. See mõõdab temperatuuri, mis põhineb termoelektrilise efekti põhimõttel, mida nimetatakse ka seebecki efektiks, ja see on temperatuuri mõõtmisvahendite temperatuuri mõõtmise element. Ühendage erinevate materjalide juhtkonnad A ja B suletud ahelaga, ühe otsaga kontaktis temperatuuri mõõtepunktiga, mida nimetatakse mõõteotsaks (või tööotsaks) ja teine ​​ots, mida nimetatakse võrdlusotsaks (või vabaks). Kui temperatuur t ja t {{0}} mõõteotsa ja võrdlusotsa on erinevad, genereeritakse ahelas A ja B vahel termoelektrilise potentsiaali EAB (t, t 0), mida nimetatakse Seebecki efektiks või termoelektriliseks efektiks. EAB suurus varieerub vastavalt juhtmete A ja B materjalile, samuti temperatuuridele t ja t 0 mõlemas otsas. Seda tüüpi vooluahelat nimetatakse prototüüpiks termopaariks. Praktilistes rakendustes keevitatakse A ja B üks ots termopaari mõõteotsana ja asetatakse mõõdetud temperatuurile T, samas kui võrdlusotsa eraldatakse ja ühendatakse traadiga kuvariinstrumendiga ning temperatuur T0 kontaktpunktis võrdluspunktis hoitakse stabiilsena. Kuvariinstrumendi abil mõõdetud potentsiaal varieerub ainult mõõdetud temperatuuriga.
Kui kolmas metallmaterjal on ühendatud termopaari ahelaga, kui materjali kahe kontakti temperatuur on sama, jääb termopaari poolt tekkiv termoelektriline potentsiaal muutumatuks ja seda ei mõjuta seda kolmanda metalli ühendamine vooluringiga. Seetõttu saab termopaari kasutamisel temperatuuri mõõtmiseks ühendada mõõtevahendi, et mõõta termoelektrilist potentsiaali ja mõõdetud söötme temperatuuri saab kindlaks teha.
Termoelektrilise potentsiaali ja temperatuurifunktsiooni vahelise seose järgi. Saab teha termopaari kalibreerimislaud. Lõpetamise tabel saadakse vaba otsa temperatuuri tingimusel =0 kraadi. Erinevatel termopaaridel on erinevad lõpetamistabelid.
Teoreetiliselt saab mis tahes kahte tüüpi dirigereid konfigureerida termopaarideks, kuid tegelikult ei saa kõiki materjale termopaari valmistamiseks kasutada. Seetõttu peab termoelektrilise elektroodimaterjal vastama järgmistele nõuetele:
(1) Termopaari materjalid võivad temperatuuril tekitada kõrge termoelektrilise potentsiaali ning seos termoelektrilise potentsiaali ja temperatuuri vahel on eelistatavalt lineaarne või ligikaudu lineaarne ühe väärtuse funktsiooni suhe;
(2) See võib mõõta kõrgeid temperatuure ja rakendada kodumaiselt laias temperatuurivahemikus. Pärast pikaajalist kasutamist jäävad selle füüsikalised ja keemilised omadused ning termoelektrilised omadused stabiilsed;
(3) materjal on vajalik madala temperatuuriga takistuskoefitsiendi, kõrge elektrilise takistuse, hea juhtivuse ja väikese soojusmahuga; Hea reprodutseeritavus, mis on mugav masstootmiseks ja vahetamiseks ning hõlpsasti välja töötada ühtne klassifitseerimistabel;
(4) hea mehaaniline jõudlus ja ühtlane materjal;
(5) rikkalikud ressursid ja taskukohased hinnad.
Termopaaride usaldusväärse ja stabiilse toimimise tagamiseks on vaja järgmisi nõudeid:
(1) Termopaari moodustavate kahe termoelektrilise elektroodi keevitamine peab olema kindel ja turvaline;
(2) kaks termoelektrilist elektroodi peaksid olema üksteisest hästi isoleeritud, et vältida lühiseid;
(3) kompenseeriva traadi ja termopaari vaba otsa vaheline ühendus peaks olema mugav ja usaldusväärne;
(4) Kaitsehülss peaks tagama termoelektrilise elektroodi ja kahjuliku söötme vahel piisava eraldamise. Termopaari termomeetrite omadused hõlmavad:
(1) kõrge mõõtmise täpsus. Kuna termopaar on otseses kontaktis mõõdetud objektiga ja vahekeskkond seda ei mõjuta.
(2) lai mõõtmisvahemik. Tavaliselt kasutatavad termopaarid saavad pidevalt mõõta -50 -ni +1600 kraadi, samas kui mõned spetsiaalsed termopaarid saavad mõõta temperatuure nii madalad kui -269 kraad (näiteks kuldraua nikli kroom) ja nii kõrge kui +2800 kraad (selline kui see nagu karenium).
(3) Lihtne ehitamine ja hõlpsasti kasutatav. Termopaarid koosnevad tavaliselt kahest erinevat tüüpi metallist juhtmest ja need ei piira suuruse ega avanemisega. Neil on väljastpoolt kaitsevarrukad, muutes need kasutamiseks väga mugavaks. Termopaar on temperatuuriandur, mis võib muuta temperatuurisignaalid termoelektriliste potentsiaalseteks signaalideks. Elektriliste mõõtmisinstrumentidega koostööd tehes saab mõõdetud temperatuuri mõõta.
2. Termoelektrilise termomeetri valik
Tavaliselt kasutatavad termopaarid võib jagada kahte kategooriasse: standardsed termopaarid ja mittestandardsed termopaarid. Standardne termopaar viitab termopaarile, mille termoelektriline potentsiaal ja temperatuurisuhe, lubatud viga ja ühtne standardskaala on täpsustatud standard ***** ja sellel on valimiseks saadaval sobivat kuvari. Standardiseerimata termopaarid ei ole nii laialt kasutatud ega sama suurusjärguga kui standardiseeritud termopaarides ja neil pole üldiselt ühtset kalibreerimistabeli. Neid kasutatakse peamiselt mõõtmiseks teatud erilistel puhkudel. Standardiseeritud termopaarid toodetakse vastavalt IEC ****** standarditele. Termopaaride jagunemismärkide hulka kuuluvad peamiselt S, R, B, N, K, E, J, T jne. Nende hulgas kuuluvad S, R ja B väärismetalli termopaaridesse, samas kui N, K, E, J ja T kuuluvad madala hinnaga metalli termokeeringutele.
S-skaala omadus on tugev antioksüdantide jõudlus, mis sobib pidevaks kasutamiseks oksüdeeruvas ja inertses atmosfääris, pikaajalise kasutamise temperatuur on 1400 kraadi ja lühiajaline kasutamise temperatuur 1600 kraadi. Kõigi termopaaride hulgas on S -skaala märgi täpsustase * * * kõrge ja seda kasutatakse tavaliselt tavalise termopaaridena;
Võrreldes S skaalaga on R -skaalal peaaegu identne jõudlus, välja arvatud termoelektrilise potentsiaali suurenemine 15%;
B -divisjoni märgil on toatemperatuuril väga väike termoelektriline potentsiaal, seega ei ole mõõtmise ajal üldiselt kompensatsiooni juhtmeid vaja. Selle pikaajaline kasutamise temperatuur on 1600 kraadi ja selle lühiajaline kasutamise temperatuur on 1800 kraadi. Seda saab kasutada nii oksüdeerivates või neutraalsetes atmosfäärides kui ka lühiajaliseks kasutamiseks vaakumitingimustes.
N-skaala omadused on tugev kõrge temperatuuriga oksüdatsiooniresistentsus 1300 kraadi juures, termoelektrilise potentsiaali hea pikaajaline stabiilsus ja lühiajaliste termiliste tsüklite reprodutseeritavus ning hea vastupidavus tuumakiirguse ja madala temperatuuri suhtes. See võib osaliselt asendada S skaala termopaari;
K-skaala omadus on tugev antioksüdantide jõudlus, mis sobib pidevaks kasutamiseks oksüdeeruvas ja inertses atmosfääris, pikaajalise kasutamise temperatuur on 1000 kraadi ja lühiajalise kasutamise temperatuur 1200 kraadi. Laialdaselt kasutatud kõigis termopaarides;
E-divisjonimärgi omadus on see, et sellel on suur termoelektriline potentsiaal ja kõrge tundlikkus tavaliselt kasutatavate termopaaride seas. Sobib pidevaks kasutamiseks oksüdeeruvas ja inertses atmosfääris, temperatuurivahemikus 0-800 kraadi;
J jagunemismärgi omadus on see, et seda saab kasutada nii oksüdeerivates atmosfäärides (ülemise temperatuuripiiranguga 750 kraadi) kui ka atmosfääride vähendamisel (ülemise temperatuuripiiranguga 950 kraadi) ning see on vastupidav H2 ja CO gaasi korrosiooni suhtes. Seda kasutatakse tavaliselt rafineerimis- ja keemiatööstuses;
T-skaala omadus on see, et sellel on kõigi odavate metalli termopaaride seas kõrgeim täpsuse tase ja seda kasutatakse tavaliselt temperatuuride mõõtmiseks alla 300 kraadi.
Tänu asjaolule, et termopaaride materjalid on üldiselt kallid (eriti väärismetallide kasutamisel) ning temperatuuri mõõtepunkti ja instrumendi vaheline kaugus on kaugel, et säästa termopaari materjale ja vähendada kulusid, kasutatakse tavaliselt termopaari külma otsa (vaba otsa) laiendamiseks temperatuuri stabiilse juhtimisruumi ja ühendage see instrumendi terminaliga. Tuleks rõhutada, et termopaari kompensatsiooni traadi funktsioon on ainult termoelektrilise elektroodi pikendamine ja kolimisruumis asuva termopaari külma otsa liigutamine. See ei suuda temperatuurimuutuste mõju külma otsas temperatuuri mõõtmisele ja sellel pole kompensatsiooni efekti. Seetõttu tuleb külma otsa temperatuuri t {{{0}}}}}} ≠ 0 kraadi temperatuuri mõõtmisel kasutada muid parandusmeetodeid.
Termopaari kompensatsiooni juhtmete kasutamisel on oluline tagada, et mudel vastab ja polaarsus pole valesti ühendatud. Temperatuur ühenduse lõppemisel kompensatsiooniraadi ja termopaari vahel ei tohiks ületada 100 kraadi. Külma ristmiku temperatuuri kompensaatori mudel peaks vastama termopaari mudelile ja seda saab kasutada määratud temperatuurivahemikus; Külma ristmiku temperatuuri kompensaatori termopaariga ühendamisel ei tohiks polaarsust valesti ühendada; Reguleerige instrumendi lähtepunkti kompensaatori tasakaalutemperatuuri põhjal, nii et osuti tähistab temperatuuri tasakaalupunktis; Automaatsete kompensatsioonimehhanismidega kuvamisinstrumendid ei ole kompenseerijaid installitud; Kompensaatoreid tuleb regulaarselt kontrollida ja kalibreerida.
Termopaaride termomeetritel on lai valik rakendusi tööstuslikus tootmises. Termopaaride valimine peaks kõigepealt põhinema mõõdetud temperatuuri ülemisel piiril ning tuleks teha termopaaride elektroodide ja kaitsehülside õige valik; Valige termopaari spetsifikatsioonid ja mõõtmed testitud objekti struktuuri ja paigaldusomaduste põhjal. Termokouse saab liigitada tavaliseks tööstuslikuks tüübiks, soomustatud tüübiks ja eritüübiks vastavalt nende konstruktsioonivormile.