Пошук по сайту


Перетворювачі в уніфікований сигнал - Ну «ЛП» технологічні вимірювання та прилади лекція 1 Основні відомості про вимірювання

Ну «ЛП» технологічні вимірювання та прилади лекція 1 Основні відомості про вимірювання

Сторінка7/9
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Перетворювачі в уніфікований сигнал.

П293С з ТО, вихідний сигнал: 0 – 5 мА, 0 – 20 мА, 4 – 20 мА. Працює з будь-якими градуюваннями, кл.т. 0.4, 0.25.

Рекомендовані значення діапазонів вимірювання для перетворювачів та вторинних показуючих і записуючих приладів:

    • для платинових ТО – 10П, 50П, 100П (закордонне позначення Pt50, Pt100):

0 ÷ +25 °С

-20 ÷ +5 °С

0 ÷ +50 °С

0 ÷ +100 °С

0 ÷ +150 °С

0 ÷ +200 °С

0 ÷ +300 °С

0 ÷ +400 °С

0 ÷ +500 °С

0 ÷ +600 °С


Таку саму шкалу треба “намалювати” на міліамперметрі, який буде ввімкнений після нормуючого перетворювача або ТО з вбудованим перетворювачем, тобто на КСУ – 1, КСУ – 2, КСУ – 3, КСУ – 4, РП – 160, РП – 250.

    • для мідних ТО – 50М, 100М:




-50 ÷ 0 °С

-50 ÷ +50 °С

-50 ÷ +100 °С

0 ÷ +50 °С

0 ÷ +100 °С

0 ÷ +150 °С

0 ÷ +180 °С


В промислових умовах ТО застосовуються до +300 ÷ +400 °С, на більші температури беремо термоелектричні термометри.
Приклади побудови вимірювальних каналів з ТО.
Приклад 1. В технологічному процесі потрібно поміряти температуру, яка змінюється в діапазоні від 0 до 163 °С і реєструвати (без регулювання і без сигналізації). Розрахувати абсолютну похибку для максимального значення температури.

        1. Вибираємо платиновий ТО, що має значно ширші межі вимірювання – ТСП-0879, град. 100П, діапазон вимірювання 0 ÷ +600 °С, клас допуску А.

        2. Вибираємо автоматичний міст КСМ-2 або РП-160, діапазон вимірювання 0 ÷ +200 °С, град. 100П, кл.т. 0.5.

Розраховуємо абсолютну похибку для температури 163 °С, для класу допуску А:



Розраховуємо відносну похибку першого приладу – ТО:



Розраховуємо відносну та абсолютну похибки другого приладу – автоматичного моста:




Тепер розрахуємо відносну похибку всієї вимірювальної системи та абсолютну похибку для максимального значення температури:




Ні до ТО, ні до термопари, не можна під’єднувати більш ніж 1 прилад, в іншому випадку потрібно взяти ТО з двома чутливими елементами або 2 ТО (або здвоєну термопару).


Приклад 2. В технологічному процесі потрібно поміряти температуру, яка змінюється в діапазоні від 0 до 258 °С і здійснити покази, індикацію і струмовий вихідний сигнал 0 ÷ 20 мА. Розрахувати абсолютну похибку для максимального значення температури для каналу показів і для струмового вихідного сигналу.


НП – нормуючий перетворювач; ВП – вторинний прилад.


  1. Вибираємо платиновий ТО – ТСП-1088, град. 100П, діапазон вимірювання -200 ÷ +600 °С, клас допуску В.

  2. Вибираємо перетворювач П293С, з діапазоном вхідного сигналу 0 ÷ +300 °С, градуювання 100П, кл.т. 0.4, вихідний сигнал 0 – 20 мА.

  3. Вибираємо міліамперметр КСУ-2, діапазон вимірювання 0 – 20 мА, кл.т. 0.5.


Розрахунок зробити самостійно і принести на наступний раз!!!

Знаходимо спочатку Δ1 за формулою для ТО, потім δ1. Далі розраховуємо Δ2 → δ2, Δ3 → δ3. Після чого і Δ.
Термоелектричний метод вимірювання температури. Термоелектричні термометри.

Дія термоелектричного термометра базується на термоелектричному ефекті (ефекті Зеббека).


Термоелектричний ефект полягає в тому, що в електричному колі з послідовно з’єднаних рознорідних провідників виникає струм, якщо в місцях контактів цих провідників підтримується різна температура. Струм виникає за рахунок різної роботи виходу електронів у цих матеріалах. Реально міряють ЕРС, а не струм, бо сила струму ще залежить від опору провідників.


Пристрій з двох провідників – термопара.

Термо-е.р.с. залежить від різниці температур вільних (опорних, холодних) кінців, а також від складу провідників, які утворюють термопару.

Переваги методу: проста конструкція; дуже широкий діапазон вимірювання (від 2 К до 3000 °С); висока точність вимірювання (абсолютна похибка до 0.01 К).

Різницю температур цим методом міряють з точністю до 10­-7 К; мала інерційність; надійність; хороша відтворюваність і взаємозамінність.

Майже всі матеріали мають термоелектричні властивості (провідні матеріали та їх сплави), але мало з них придатні для виготовлення термопар.

Вимоги до матеріалів термопар:

    • статична характеристика близька до лінійної;

    • висока хімічна стійкість і стійкість до окислення;

    • стабільна і відтворювана характеристика;

    • широкі межі вимірювання температур;

    • максимальна е.р.с..


Лекція 19.

Матеріали діляться на дві групи:

  1. Дорогоцінні метали і сплави платинової групи, в основному застосовується чиста платина (Pt) і її сплави з родієм (Rh) – 6 %, 10 %, 13 %, 30 % родію.

  2. Жаростійкі сплави на основі хрому, нікелю, вольфраму, реніуму.


Хромель (Ni Cr) – 89 % нікелю, 9.8 % хрому, 1 % заліза, домішка марганцю; найбільш жаростійкий сплав з хромонікелевої групи.

Алюмель (Ni Al) – 94 % нікелю, 2 % алюмінію, марганець, залізо, кремній; цей сплав має магнітні властивості.

Копель (Cu Ni) – 44 % нікелю, 56 % міді; дуже близький до складу, але менш жарстійкий – константан.

Константан – 55 % міді, 45 % нікелю, домішки марганцю і заліза.
Неметалеві електроди на основі провідних карбідів, боридів металів і графіту, застосовуються дуже рідко через високу крихкість, хоча можуть працювати до температури 3000 °С.
Застосовуються наступні поєднання електродів:




Найменування пар електродів (назва термопари)

Позначення НСХ

Міжнародне позначення НСХ

1

Платино-родій – платиновий

ТПП13

R

2

Платино-родій – платиновий

ТПП10

S

3

Платино-родій – платино-родій, один електрод – 6 % платино-родію, другий – 30 %

ТПР

B

4

Залізо-константанові

ТЗК

J

5

Мідно-константанові

ТМКн

T

6

Ніхросил-нісиловий

ТНН

N

7

Хромель-алюмелева

ТХА

K

8

Хромель-константанова

ТХКн

E

9

Хромель-копелева

ТХК

L

10

Вольфрам-ренієва, 5 %, 20 % ренію вольфраму

ТВР

A (A-1; A-2; A-3)



З цих термопар з благородних металів найпоширенішою є ТПР (В) – платино-родій – платино-родій; е.р.с. при t = 300 °С рівна 0 (не має чутливості в діапазоні 0 – 300 °С), тому вона застосовується при t > 300 °С (реально 600 °С), для неї не потрібно враховувати поправку на температуру вільних кінців, що є суттєвою перевагою даного типу термопар.


Метрологічні характеристики термопар.

В залежності від точності термопари їй присвоюють класи 1, 2, 3 (перший, другий, третій). Для кожного класу є нормована абсолютна похибка, постійне значення або значення яке вираховується по формулі.

Позначення НСХ

Межі вимірювання температур, °С

(короткочасно)

Абсолютна похибка, ±°С

ТПП13 (R)

ТПП10 (S)

0 – 1300

(1600, 10-50 год)

Клас 1:

0 – 1100 °С ----- Δ = ± 1°С

1100 – 1600 °С -----

Δ = ± (1 + 0.003∙(t – 1100))

Клас 2:

0 – 600 °С ----- Δ = ± 1.5°С

600 – 1600 °С -----

Δ = ± 0.0025∙│t│

ТПР (В)

600 – 1700

(1800)

Клас 2:

600 – 1700 °С -----

Δ = ± 0.0025∙│t│

Клас 3:

600 – 800 °С ----- Δ = ± 4°С

800 – 1700 °С -----

Δ = ± 0.005∙│t│

ТХА (К)

-200 – +1200

(+1300)

Клас 1:

-40 – +375 °С ----- Δ = ± 1.5°С

+375 – +1000 °С -----

Δ = ± 0.004∙│t│

Клас 2:

-40 – +333 °С ----- Δ = ± 2.5°С

333 – 1200 °С -----

Δ = ± 0.0075∙│t│

Клас 3: див. технічні умови на ТП


ТХК (L)

-200 – +600

(+800)

Клас 2:

-40 – +300 °С ----- Δ = ± 2.5°С

300 – 800 °С -----

Δ = ± 0.0075∙│t│


А-1, А-2, А-3

0 – +2200

(+2500)

Клас 2:

1000 – 2500 °С -----

Δ = ± 0.005∙│t│

Клас 3:

1000 – 2500 °С -----

Δ = ± 0.007∙│t│


Залежність е.р.с. від температури для термопар описується поліномами, а також є градуювальні таблиці в яких вказана е.р.с. через 1 °С. Значення е.р.с. приведене до температури t2 (вільних кінців), яка рівна 0. Характеристики усіх термопар нелінійні.



Видовжувальні провідники.

Вихідним сигналом термопари є е.р.с., значення якої залежить від різниці температур гарячого спаю і вільних кінців. Значення температури вільних кінців враховується у вторинному приладі.

Для підведення е.р.с. до вторинного приладу використовуються спеціальні видовжувальні провідники, які мають таку саму ж характеристику, як і термопара в діапазоні температур 0 – 100 °С і виготовляються з дешевих сплавів міді і нікелю (це для дорогоцінних матеріалів). Іноді такі провідники називають компенсаційними, хоча вони нічого не компенсують.



1 – термопара; 2 – видовжувальні провідники; 3 – вторинні прилади.
Лекція 20.

Для виготовлення видовжувальних провідників для термопар з дорогоцінних матеріалів застосовують мідь і сплави міді з нікелем. Колір ізоляції провідників: червоний (рожевий) – додатній (до електроду “+”), від’ємний – зелений.

При під’єднанні термопари обов’язково потрібно дотримуватись полярності під’єднання видовжувальних провідників!!!

Для термопар градуювань ХА, ХК застосовують такі ж сплави, які не підійшли для виготовлення термопар.

Колір ізоляції видовжувальних провідників для ХА: червоний (рожевий) – “+”; коричневий – “-”.

Для ХК: фіолетовий (чорний) – “+”; жовтий (оранжевий) – “-”.
Джерела нестабільності статичних характеристик

термоелектричних термометрів.
Основними факторами нестабільності СХ термопар є хімічні і фізичні неоднорідності в полі градієнта температур.

За реакцією зовнішнє середовище коло термопар ділиться на: окислювальне, відновлювальне, нейтральне.

В окислювальному середовищі проходить процес окислення окремих компонентів. За рахунок цього міняється склад провідників. Окислювальне середовище обмежує максимальну робочу температуру. Воно вважається менш-більш сприятливе.

Відновлювальне середовище – дуже несприятливе для термопар всіх типів. У цьому середовищі проходять такі небажані процеси: якщо є водень, йде насичення воднем, термопара стає крихкою; є СО – процес карбідізації; відновлення окисів ізоляції до чистих металів і дифузія їх в матеріал термопари при високій температурі. Термін служби термопар у відновлювальному середовищі – дуже малий (одиниці, десятки годин), тому в таких середовищах вимірюють температуру одночасно. У відновлювальному середовищі на платині і її сплавах ідуть каталітичні реакції. Термопара може завищити покази на декілька десятків градусів.

Найсприятливіше для роботи термопар – нейтральне середовище, буває рідко.

Механічні деформації вносять різні фізичні неоднорідності, які міняють хімічний потенціал і впливають на термо-е.р.с..

Зміна кристалічної структури теж міняє термо-е.р.с..

Ядерне (радіаційне) випромінювання призводить до атомних перетворень, термо-е.р.с. різко міняється.
Конструкція термопари.

Діляться на дві групи: ті, які занурюються в середовище і поверхневі, для вимірювання температури поверхні. Довжина найрізноманітніша: від кількох см до 16 м (спеціальні – до 32 м).

Термопара складається із захисного кожуха, чутливого елементу (може бути 2) і клемної колодки для з’єднання або з’єднувального кабелю з тих же провідників. Є кабельні термопари. Чутливі елементи зроблені так, що їх можна замінювати. Ізоляція для високих температур – різні сорти кераміки (керамічна соломка, буси з каналами). Захисний кожух виготовляються з жаростійких сортів сталі і для високих температур – з кераміки.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Схожі:

Вимірювання швидкості руху молекул. (Дослід О. Штерна.) Пояснення...
Мета уроку: сформувати в учнів поняття про фізичні властивості речовин у різних агрегатних станах, використовуючи основні положення...

Тема уроку
Дидактичний матеріал: технологічні картки, інструкційно технологічні картки, технологічні схеми, картки завдання, картки ситуації,...

Класифікація одиниць вимірювання та одиниць обліку

Класифікація одиниць вимірювання та одиниць обліку

Урок №1. Тема уроку: Тепловий стан тіл І температура. Вимірювання температури
Мета уроку: Сформувати в учнів знання про тепловий стан тіл, температуру тіла. Виробити вміння користуватися термометрами, розвивати...

Державний стандарт професійно-технічної освіти
Опенько В. В. – викладач професійно-теоретичної підготовки «Спеціальна технологія»; Хацко Н. І. – викладач професійно-теоретичної...

Оформлення записів до трудової книжки
До трудових книжок працівників у розділі «Відомості про нагородження» вносяться відомості про нагородження

Форми І методи роботи з обдарованими дітьми
Основні теоретичні відомості (властивості формулюються для натуральних чисел)

Черкаський державний бізнес-коледж
У посібнику подано основні теоретичні відомості з ділового українського мовлення, висвітлено питання правопису та загальні мовні...

Звіт про виконання науково-дослідної роботи за темою: «Випробування...
Дослідження проводилися на супіщаних дерново-підзолистих ґрунтах в технологічні сівозміні Інституті картоплярства наан



База даних захищена авторським правом © 2017
звернутися до адміністрації

h.lekciya.com.ua
Головна сторінка