Termopaari mõõtmise vead ja ettevaatusabinõud

Kokkuvõte: Termopaarid on üks lihtsamaid ja levinumaid temperatuuriandureid. Kui aga kasutamise ajal tõsiselt ei võeta, võib see kaasa tuua suuremaid mõõtmisvigu. Arvestades olemasolevaid probleeme, on peamisteks mõõtmisvigu mõjutavateks teguriteks termopaari sisestamise sügavus, reaktsiooniaeg, soojuskiirgus ja soojustakistus, samuti termopaari ebaühtlased juhtmed, vooluvead soomustatud termopaarides, K-tüüpi termopaaride selektiivne oksüdatsioon, K-olek. , töökeskkond, isolatsioonitakistus ja termopaaride lagunemine. Kasutamise ajal tuleb võtta ettevaatusabinõusid. Mõõtmistäpsuse parandamiseks ja termopaaride kasutusea pikendamiseks on see mingil määral abiks.
tutvustada
Olemasolevates temperatuurimõõtmissüsteemides peetakse kõige sagedamini kasutatavat temperatuuriandurit - termopaari selle lihtsa ehituse tõttu sageli ekslikult "kahe kapiga ühendatud juhtmega termopaariks", kuid tegelikult see nii ei ole. Kuigi termopaaride ehitus on lihtne, esineb siiski mitmesuguseid probleeme, mis võivad kasutamise käigus tekkida. Näiteks võib vale paigaldamine või kasutamine põhjustada suuremaid mõõtmisvigu ning isegi kvalifitseeritud termopaari testimine võib olla tingitud ebaõigest tööst ja tõrkest, näiteks karboniseerumisest redutseerivas atmosfääris. Kui K-tüüpi termopaare ei võeta tõsiselt, võivad need ületada tolerantsid selektiivse oksüdatsiooni tõttu.
Mõõtmistäpsuse parandamiseks, mõõtmisvigade vähendamiseks ja termopaaride kasutusea pikendamiseks peavad kasutajad omama mitte ainult instrumendi kasutamise oskusi, vaid ka teadmisi füüsikast, keemiast ja materjalidest. Tuginedes aastatepikkusele praktikale ja täpsemale viitele vastavale infole, termopaaride mõõtmisvead ja nende ennetusmeetmed.
2. Termopaari juhtmete heterogeensuse mõju
(1) Termopaari materjal ise on ebaühtlane
Termopaare testitakse mõõtmisruumis ning reeglite kohaselt on katseahju sisestamise sügavus vaid 300mm. Seetõttu saavad iga termopaari katsetulemused kajastada või kajastada käitumist ainult alates 300 mm pikkuse termopaari juhtme mõõtmisest. Kui aga termopaari pikkus on pikk, on suurem osa topeltjuhtmetest kõrge temperatuuriga tsoonis. Kui termopaari juhe on ühtlane, on ühtse ahela reegli järgi mõõtmistulemused pikkusest sõltumatud. Kuid ebaühtlased termopaari juhtmed, eriti madala kvaliteediga metallist termopaarjuhtmed, võivad temperatuurigradientide korral tekitada kohalikke termoelektrilisi elektromotoorjõude, mida nimetatakse parasiitelektromotoorjõududeks. Parasiitpotentsiaali põhjustatud viga nimetatakse heterogeensuse veaks.
Olemasolevates väärismetallide ja madala sulamiga termopaaride valideerimisprogrammides ei ole termopaaride heterogeensust veel ette nähtud ja ainult termopaarjuhtmete standardites on termopaarjuhtmetele mõned ebaühtlased nõuded. Arvutage soojuslik elektromotoorjõud, kasutades peast sabani katsemeetodit. Tavalised termopaartraadi tootmistehased tekitavad vastavalt riiklikele standarditele ebaühtlast termoelektrilist elektromotoorjõudu, et vastata tootenõuetele.
(2) Termopaari juhtmed on valmistatud erinevatest materjalidest
Uue süsteemi termopaaride puhul, isegi kui ebaühtlane termiline EMF suudab nõuetele vastata, võib korduv töötlemine põhjustada töödeldud painutatud termopaaride moonutusi, mis kaotavad ühtluse. Veelgi enam, paarisnumbritega juhtmete (nt tööstuslikesse ahjudesse sisestatud termopaaride) pikaajalise kasutamise tõttu kõrgetel temperatuuridel lagunevad need pika traadi suunas või isegi juhtmestuvad. Kui temperatuur tõuseb, suureneb lagunemine. Kui komponent asub kohas, kus temperatuurigradient väheneb, võib see parasiitmõõtmisvigade tõttu tekitada ka elektromotoorjõu, mis kattub kogu termilise EMF-i suhtes.

3. Soomustatud termopaaride šundi viga
(1) Ümbersuunamisviga
Soomustatud termopaaridega varustatud Huaju Groupi karbureerimisahi on lubatud ainult ühe nädala. Põhjuste väljaselgitamiseks käis autor kohapeal kontrollimas ja mingeid kõrvalekaldeid ei leidnud, mistõttu tuli mõõtmisruumist võtta testitulemused ja tunnistada, et need on kvalifitseeritud. Milles siis probleem? Lõpuks leiti paigaldatud termopaaride kohapealsete omaduste põhjal, et probleemi põhjustas soomustatud termopaaride vale ümbersuunamine.
Niinimetatud šundi viga mõõdetakse soomustatud termopaaride abil. Kui termopaari keskmise osa temperatuur ületab isolatsioonitakistuse vähenemise tõttu 800 kraadi C, näitab termopaar ebanormaalset nähtust, mida nimetatakse šundi veaks. Ühtlase vooluringi põhimõtte kohaselt on termopaari temperatuuri mõõtmine seotud ainult temperatuuriga mõõtmise ja võrdlusotste mõlemas otsas ning ei sõltu temperatuurijaotusest keskel. Kuid tänu sellele, et soomustatud termopaaride isolatsiooniks on MgO pulber, tõuseb temperatuur 100 kraadi C ja isolatsioonitakistus väheneb suurusjärgu võrra. Kui keskmine osa on kõrgel temperatuuril, peab olema lekkevool, mille tulemuseks on termopaari väljundpotentsiaali hargnemisviga.
(2) Ümbersuunamisvea tingimused
Ahju sisestatud soomustatud termopaar, spetsifikatsioonid ja katsetingimused: läbimõõt ф 4,8 mm, 25 m pikk, keskküttetsooni pikkus 20 m ja temperatuur 1000 kraadi. Selles katses on temperatuuri erinevus termopaari mõõtmise ja keskmise sektsiooni vahel 200 kraadi. Kui temperatuur mõõteotsas on kõrgem kui keskosa, tekib negatiivne viga; Vastupidi, genereeritakse positiivne viga. Kui nende kahe temperatuuride erinevus on 200 kraadi C, on ümbersuunamisviga umbes 100 kraadi C. Seda ei saa eirata, kuna sellised tegurid nagu šundi vea tingimused ning soomustatud termopaaride tüüp ja läbimõõt [2]
Suunamisvea mõjutegurid ja vastumeetmed
Vajalik on mõista ümbersuunamisvigade mõjutegureid ja rakendada vastavaid meetmeid ümbersuunamisvigade mõju vähendamiseks või kõrvaldamiseks. Tulemused näitavad, et soomustatud termopaaride šundi viga on põhjustatud kõrgest temperatuurist.
(1) Soomustatud termopaari läbimõõt
K-tüüpi soomustatud termopaaride puhul pikkusega 9m (MgO isolatsioon) köetakse ainult termopaari keskosa. Katsetulemused näitavad, et ümbersuunamisvea suurus on pöördvõrdeline selle läbimõõdu ruutjuurega (läbimõõt on selle reegli järgimiseks liiga väike), mis tähendab, et mida väiksem on läbimõõt, seda suurem on ümbersuunamisviga.
Kui keskne temperatuur ületab 800 kraadi, võivad ф 3,2 mm soomustatud termopaarid tekitada šundivigu. Kuid ф 6,4 mm ja ф Kui 8 mm soomustatud termopaari keskmine temperatuur on 900 kraadi, ei ole šundi viga veel tuvastatud. umbes ф 6,4 mm (vihjeliini läbimõõt Φ 1,4 mm) ja ф 8 mm (küttetraadi läbimõõt on ф 2,0 mm soomustatud termopaar tekitab diameetri, kui temperatuur keskmises osas on 1100 kraadi ф 8 mm soomustatud termopaar. Suunamisviga on ainult ф Pool 6,4 mm. Väärtus (50%) on kahe soomustatud termopaari traadi läbimõõdu ruudu (1,42/2,02) lähedal, samuti elektroodi traadi läbimõõdu ruudu suhe, mis on traatelektroodi takistuse suhe Seetõttu tuleks ümbersuunamisvigade vähendamiseks valida soomustatud termopaari läbimõõt.

(2) Keskmise sektsiooni temperatuur
Kui temperatuur keskmises osas ületab 800 kraadi, võib esineda ümbersuunamisviga ja selle suurus suureneb plahvatuslikult koos temperatuuri tõusuga. Seetõttu tuleks muid osi, välja arvatud mõõteots, vältida nii palju kui võimalik üle 800 kraadi.
1) Küttetsooni pikkus ja asukoht keskmises sektsioonis
Kui temperatuur küttetsooni keskel on kõrgem kui 800 kraadi, siis mida pikem on küttetsoon ja mida kaugemal on see mõõtmisotsast, seda suurem on ümbersuunamisviga. Seetõttu peaks soojendusriba pikkus olema võimalikult lühike ja seda ei tohiks kuumutada mõõteotsast, et vähendada kõrvalekaldeid.
(3) Termopaari juhtmete takistus
Kui ümbrisega termopaari läbimõõt on sama, suureneb šundi viga, kui termopaari traadi takistus suureneb. Seetõttu on parem kasutada väikese takistusega termopaari juhtmeid. Näiteks, võrreldes K-tüüpi termopaaridega, vähendavad sama läbimõõduga S-tüüpi soomustatud termopaarid šundi viga 40%. Seetõttu saab S-tüüpi termopaare kasutada ahju temperatuurivälja jaotuse mõõtmiseks, mis on kulukas, kuid täpsem.
(4) Isolatsioonitakistus
Kõrgel temperatuuril väheneb oksiidide eritakistus temperatuuri tõustes eksponentsiaalselt. Šundi viga sõltub peamiselt kõrge temperatuuriga komponentide isolatsiooniomadustest. Mida väiksem on isolatsioonitakistus, seda lihtsam on šundi viga. Kui isolatsioonitakistus suureneb 10 korda või väheneb 1/10-ni, väheneb šundi viga 1/10 või 10 korda. Suunamisvigade vähendamiseks tuleks isolatsiooni paksuse suurendamiseks kasutada nii palju kui võimalik soomustatud termopaare. Kui ülaltoodud meetmed on ebaefektiivsed, tuleb kasutada kokkupandud termopaare.
5. Lühiajalised järjestatud struktuurimuudatused (K olek)
K-tüüpi termopaarid, temperatuurivahemikus 250 kraadi -600 kraadi , moodustavad oma mikrostruktuuri muutuste tõttu lühiajalisi järjestatud struktuure, mis võivad mõjutada termoelektrilist potentsiaali ja viga, mida nimetatakse K-olekuks [3]. See on ainulaadne Ni Cr-sulami võremuutus. Kui Cr-sisaldus jääb vahemikku 5-30%, toimub aatomvõres järjestatud häirete üleminek. Cr-sisalduse ja temperatuuri muutustest põhjustatud vead. Kuumutage K-tüüpi termopaar 300 kraadilt 800 kraadini ja eemaldage see potentsiaali mõõtmiseks 50 kraadi juures. 450 kraadi juures ulatub maksimaalne hälve 4 kraadini ja vahemikus 350-600 kraadi on see positiivne hälve. K-oleku olemasolu tõttu on K-tüüpi termopaaride temperatuuritõusu või jahtumise testi tulemused ebaühtlased. Seetõttu on odavate termopaaride kontrollimise programmis selgelt määratletud, et testimise jada on: temperatuurikatse punkthaaval madalast temperatuurist kõrge temperatuurini. Lisaks ei ole 400-kraadises katsepunktis mitte ainult soojusülekandeefekt halb ja termilise tasakaalu saavutamine keeruline, vaid see toimub ka K olekuvea maksimaalses vahemikus. Seetõttu hinnake hoolikalt, kas punkt on kvalifitseeritud.
Ni Cr sulamite lühiajaliste struktuurimuutuste nähtus ei eksisteeri mitte ainult K-tüüpi, vaid ka E-tüüpi termopaaride positiivses elektroodis. E-tüüpi termopaar on aga variatsioonina vaid 2/3 K-tüübist. Lühidalt öeldes on K olek seotud temperatuuri ja ajaga ning kõrvalekalle muutub suuresti, kui temperatuuri jaotus või termopaari asend muutub. Hälbe suurust on raske täpselt hinnata.