Системы с термоэлектрическими преобразователями
Чтобы определить правильность выбора элементов системы конт-1 роля температуры, следует иметь в виду, что для различных типов! термоэлектрических преобразователей существуют границы возмож-И ного диапазона измерения
Зная требуемый диапазон измерения температуры, характеристики и типы элементов системы (по спецификации), определяют правильность выбора аппаратуры и методы измерений. Максимальную точность, с которой будет измерена температура, ориентировочно опре-| деляют по формуле
где Д —допустимая величина абсолютной погрешности, °С; Тк и Тн —конечная и начальная отметки шкалы вторичного прибора, °С; к—класс точности вторичного прибора.
Тип преобразователя, монтажная длина (глубина погружения), материал и исполнение защитного чехла должны отвечать требова-] ниям проекта и соответствовать параметрам измеряемой среды (давлению, химическому составу и др.).
После внешнего осмотра и измерения величины электрической ИЗОЛЯЦИИ собирают проверочную схему (рис. 146) для определения основной погрешности аппаратуры.
Проверим пригодность образцового потенциометра типа ПП-63 для проверки КСПЗ с характеристикой ХК, классом точности 0,5 и диапазоном измерения 0—100СС (фрагмент градуировочной характеристики приведен в табл. 18). Нормирующее значение напряжения будет равно хнр = Uк — U„ = 6,898 мВ, а предел допускаемой пс грешности образцового прибора (см. § 55) Д0 = ±(5-10'4£/+
Прибор считается исправным, если наибольшая основная по - I г грешность меньше класса точности прибора, а наибольшая вариация 1 меньше ее допустимого значения. Например, для потенциометров I КСПЗ вариация допускается не более 0,25% от диапазона измерения { ’ прибора.
В тех случаях, когда в проверяемом приборе отсутствует пере - 1 ключатель «Проверка — работа», собирают схемы для проверки, изо - I Сраженные на рис.. 148.
Для проверки' потенциометров класса 0,25 (рис. 148, а) соединительную линию от термостата 4 (сосуд со льдом) прокладывают компенсационными проводами. Температура в месте соединения компен - ' сац'ионных проводов с медными, подключаемыми к образцовому потен-1 циометру, дилжна быть равна нулю, в чём убеждаются по показаниям ‘ образцового термометра 2 типа ТЛ-4 или TJ1-2. Эта схема обеспечивает высокую точность проверки, потому что температура в термо- ' стате практически постоянна и поправку на ее отклонение от нуле - ’ вой легко ввести в расчет. Кроме того, в этом случае (при /°С, точно равной нулю) табл. І8 можнр пользоваться без корректировки. По схеме рис. 148, б осуществляют проверку приборов с помощью высокоомных (/?ЭХЬ> 150 Ом) образцовых потенциометров. В этом случае проверяемый прибор 1 с соблюдением полярности компенсационными проводами соединяют с источником регулируемого напряжения ИРН. Образцовый прибор соединяют с ИРН медными прово
дами. Поскольку свободные концы термопары, образованной при подсоединении компенсационных проводов к ИРН, будут приведены с помощью RM как бы к нулевой температуре, воздействие на измерительную схему проверяемого прибора при сигнале ИРН, равным 0 мВ, будет эквивалентно э. д.с., развиваемой термоэлектропреобразователем, у Которого горячие и холодные концы находятся при разности температур нулевой и измеренной термометром 2. Эта схема проще предыдущей, но при ее использовании приходится постоянно контролировать показания образцового термометра 2, так как внешние воздействия (движение в помещении, открытие дверей, окон) будут вызывать изменение температуры, и необходимость корректировки 'задаваемого напряжения.
В этом случае напряжение, снимаемое с зажимов ИРН, должно быть меньшим, чем определенное по таблице 18, на величину, соответствующую температуре, отсчитанной по образцовому термометру 2.
По схеме рис. 148,. в проверяют приборы с помощью низкоомных образцовых потенциометров. Соединяют потенциометры компенсационными проводами и при проверке задаваемое значение напряжения уменьшают на величину, соответствующую э. д.с. термопреобразователя для измеренной термометром температуры.
Потенциометры с градуировочной характеристикой НС и ПР не чувствительны к изменению температуры окружающего воздуха, поэтому линии связи (рис. 148, г) для этих приборов монтируют медными проводами.
С помощью медных проводов проверяют потенциометры и в тех случаях, когда контролируют температуру компенсационной катушки RM Эта схема имеет те же недостатки, что и схемы рис. 148, б и в.
Проверочная схема и операции задания напряжения упрощаются, если при проверке прибора заменить RM на манганиновую катушку с сопротивлением, эквивалентным RM при какой-либо фиксированной температуре. В этом случае при определении расчетного значения напряжения от табличного значения вычитают э. д.с., соответствующую этой фиксированной температуре. Еще удобнее заменить RM ка манганиновое сопротивление, эквивалентное ему при 0°С. В этом случае расчетное значение температуры на проверяемой точке соответствует табличному. Данные таких катушек приведены в табл. 19.
Таблица 19. Значение сопротивлений RM для различных температур
Градуировочная характеристика потенциометра |
зосс* |
ао^с** |
0°С‘ |
ХА |
5,42 |
5,34 |
4,76 |
хк |
9,02 |
8,52 |
7,96 |
пп |
0,78 |
0,75 |
0,70 |
* Для КСП1 и КСП2. ** Для КСП4.
Для проверки сигнального устройства, встроенного в автоматический потенциомегр КСПЗ (см. рис. 146). к клеммам 8, 9 и 10 клеммной колодки подключают устройство 4, состоящее из источника питания Б и двух, сигнальных Л1 и JI2 ламп. Профильный диск, расположенный на центральной оси прибора, устанавливают на какую-либо точку шкалы. Подводя стрелку показы
вающей части к сигнализируемому значению температуры, определяют момент замыкания и размыкания контактов. Изменением зазора между контактами сигнального устройства регулируют зону нечувствительности системы сигнализации, которая может изменяться в пределах от 0,5 до 3% диапазона измерения прибора.
Для многоточечных автоматических потенциометров проверяют скорость печатания и скорость протяжки диаграммной ленты с помощью простого приспособления (рис. 149). На источнике напря
жения 2 устанавливают напряжение, соответствующее полному диапазону изменения температуры, которое измеряют образцовым прибором. Провода устройства +, 1, 2, ..., п подключают к клеммам проверяемого прибора. Движки переменных сопротивлений устанавливают в такое положение, при котором напряжение на проводах 1, 2, п последовательно увеличивается на примерно равные значения и для точки п равно верхнему пределу измерения. При включении прибора на регистрацию на диаграммной ленте будут отпечатаны параллельные линии, каждая из которых будет соответствовать какому-нибудь номеру проверяемой точки отличие от автоматических потенциометров у пирометрических милливольтметров сопротивление изоляции системы прибора не проверяют.
Перед проверкой милливольтметра на его вход подают э. д.с.» соответствующую началу шкалы, и стрелку прибора поворотом винта корректора устанавливают на нулевую отметку.
250еС
Рис. 151. Варианты установки термоэлек- троп р еобр азов ател ей
При проверке монтажа систем с термоэлектропреобразователями наладчики должны обращать внимание на факторы, вызывающие появление дополнительных погрешностей измерения. К ним относятся: неправильный выбор места установки преобразователя и отсутствие теплоизоляции; наличие неплотностей и подсосов воздуха в местах установки; снижение быстродействия из-за низкой теплопроводности защитной арматуры.
На рис. 151 термоэлектро - иреобразователь, установленный против потока измеряемой среды на изолированном участке трубопровода в изолированном штуцере, развивает э. д.с., соответствующую действительному значению температуры 250°С. Тот же преобразователь, установленный перпендикулярно потоку на неизолированном участке, развивает э. д.с., соответствующую температуре 205СС. Погрешность измерений, равная 45СС, обусловливается рассеиванием тепла как трубопроводом, так и массивным штуцером.
Плохо уплотненные преобразователи развивают заниженную по сравнению с действительным значением э. д.с. из-за подсосов холодного воздуха в местах их установки.
Для оценки предела допускаемой погрешности измерений для системы измерения температуры (или другой физической величины), состоящей из последовательно соединенных измерительных преобразователей и приборов, можно пользоваться формулой, выведенной на основании соотношений, использующихся в теории вероятностей,
Отучайная составляющая погрешности а будет равна
инструментальной погрешности. Если элементы системы имеют нормированные характеристики, то случайные составляющие погрешностей каждого элемента можно с довери
Перед опробованием пирометрических милливольтметров подгоняют линии до значения Rm, указанного на шкале прибора. Методика подгонки линий аналогична подгонке линий к мостам и логометрам; существенным отличием является то, что В jRBH входит и внутреннее сопротивление термоэлектропреобразователя. Поэтому при замере сопротивления измерительного шлейфа для исключения погрешности преобразователь вынимают из защитной арматуры и располагают так, чтобы и горячий и холодный концы находились при одной и той же температуре.
Во время предпусковой проверки приборы включают на прогрев, а регистрирующие и многоточечные приборы — на регистрацию измеряемых параметров. Проверяют’системы измерения подключением вместо преобразователей лабораторных потенциометров.
Перед включением в работу пирометрического милливольтметра входные клеммы его закорачивают и стрелку показывающей части устанавливают корректором на значение температуры в помещении, где установлен прибор. Наладка на действующем технологическом оборудовании сводится к обеспечению требуемой точности и надежности работы. Точность работы системы можно проверить по даньым непосредственных измерений температуры в месте установки преобразователя. В случае обнаружения расхождений между расчетной или измеренной температурой и ее действительными значениями следует проверить исправность прибора и соблюдение полярности при подключении преобразователя к соединительной линии. Если полярность при подключении обратная, то в систему измерений будет внесена погрешность, равная температуре холодных концов термопары.
При проверке работы милливольтметров корректируют их показания с учетом температуры окружающей среды в месте установки приборов. Снижение чувствительности прибора может быть вызвано плохой экранировкой цепи преобразователя или плохой экранировкой входа прибора. Уменьшают влияние помех установкой конденсаторов емкостью 0,25—1,0 мкф, которые шунтируют переменную составляющую, наводимую на преобразователь и линию, на землю. Приборы сдают в эксплуатацию по результатам надежной и безаварийной работы в течение срока, оговоренного условиями на сдачу приборов.