Hidroelektrik mühendisliğinde termokupl termometresinin uygulanması

Termokupl termometreleri temas sıcaklığı ölçüm cihazlarına aittir. Seebeck etkisi olarak da bilinen termoelektrik etki prensibine dayanan sıcaklığı ölçer ve sıcaklık ölçüm cihazlarında yaygın olarak kullanılan bir sıcaklık ölçüm elemanıdır. Bu makale esas olarak okuyucuların referansı için hidroelektrik mühendisliğine termokupl termometrelerinin uygulanmasını tanıtmaktadır.

1. Termokupl'un temel prensibi
Termokupl termometreleri temas sıcaklığı ölçüm cihazlarına aittir. Seebeck etkisi olarak da bilinen termoelektrik etki prensibine dayanan sıcaklığı ölçer ve sıcaklık ölçüm cihazlarında yaygın olarak kullanılan bir sıcaklık ölçüm elemanıdır. Farklı malzemelerin A ve B iletkenlerini kapalı bir döngüye bağlayın, bir ucu ölçüm ucu (veya çalışma ucu) adı verilen sıcaklık ölçüm noktasıyla temas eder ve diğer uç referans ucu (veya serbest uç) olarak adlandırılır. Ölçüm ucundaki ve referans ucundaki T ve T {{0}} sıcaklığı farklıysa, devredeki A ve B arasında bir termoelektrik potansiyel EAB (t, t, t, t, t, t 0) üretilir. EAB boyutu, A ve B iletkenlerinin malzemesinin yanı sıra her iki uçtaki T ve T 0 sıcaklıklarına göre değişir. Bu tip devreye prototip termokupl denir. Pratik uygulamalarda, A ve B'nin bir ucu, termokuplun ölçüm ucu olarak birbirine kaynaklanır ve ölçülen sıcaklığa yerleştirilirken, referans ucu bir tel ile ayrılır ve ekran cihazına bağlanır ve referans ucunun temas noktasındaki T0 sıcaklığı sabit tutulur. Ekran cihazı tarafından ölçülen potansiyel sadece ölçülen sıcaklığa göre değişir.
Üçüncü bir metal malzeme bir termokupl devresine bağlandığında, malzemenin iki kontakının sıcaklığı aynı olduğu sürece, termokupl tarafından üretilen termoelektrik potansiyel değişmez ve üçüncü metalin devreye bağlantısından etkilenmeyecektir. Bu nedenle, sıcaklık ölçümü için bir termokupl kullanılırken, termoelektrik potansiyelini ölçmek için bir ölçüm cihazı bağlanabilir ve ölçülen ortamın sıcaklığı belirlenebilir.
Termoelektrik potansiyel ve sıcaklık fonksiyonu arasındaki ilişkiye göre. Bir termokupl kalibrasyon tablosuna yapılabilir. Mezuniyet tablosu, serbest uç sıcaklığı durumunda =0 derecesine kadar elde edilir. Farklı termokuplların farklı mezuniyet tabloları vardır.
Teoride, herhangi bir iki tür iletken bir termokupl olarak yapılandırılabilir, ancak gerçekte, tüm malzemeler bir termokupl yapmak için kullanılamaz. Bu nedenle, termoelektrik elektrot malzemesi aşağıdaki gereksinimleri karşılamalıdır:
(1) Termokupl malzemeleri, sıcaklığa maruz kaldığında yüksek bir termoelektrik potansiyel üretebilir ve termoelektrik potansiyel ve sıcaklık arasındaki ilişki tercihen doğrusal veya yaklaşık doğrusal tek değerlik fonksiyon ilişkisidir;
(2) Yüksek sıcaklıkları ölçebilir ve geniş bir sıcaklık aralığında yurtiçinde uygulanabilir. Uzun süreli kullanımdan sonra, fiziksel ve kimyasal özellikleri ve termoelektrik özellikleri kararlı kalır;
(3) Malzemenin düşük sıcaklıkta direnç katsayısına, yüksek elektriksel direnç, iyi iletkenlik ve küçük bir termal kapasiteye sahip olması gerekir; İyi tekrarlanabilirlik, seri üretim ve değişim için uygun ve birleşik bir derecelendirme tablosu geliştirilmesi kolay;
(4) iyi mekanik performans ve düzgün malzeme;
(5) Bol kaynaklar ve uygun fiyatlar.
Termokuplların güvenilir ve kararlı çalışmasını sağlamak için aşağıdaki gereksinimler gereklidir:
(1) termokuplu oluşturan iki termoelektrik elektrotun kaynağı sağlam ve güvenli olmalıdır;
(2) Kısa devreleri önlemek için iki termoelektrik elektrot birbirinden iyi yalıtılmalıdır;
(3) Termokuplun telafi edici tel ile serbest ucu arasındaki bağlantı uygun ve güvenilir olmalıdır;
(4) Koruyucu manşon, termoelektrik elektrot ve zararlı ortam arasında yeterli izolasyon sağlamalıdır. Termokupl termometrelerinin özellikleri şunları içerir:
(1) Yüksek ölçüm doğruluğu. Çünkü termokupl ölçülen nesne ile doğrudan temas halinde ve ara ortamdan etkilenmez.
(2) Geniş ölçüm aralığı. Yaygın olarak kullanılan termokupllar, -50 ile +1600 derecesinden sürekli olarak ölçülebilirken, bazı özel termokupllar sıcaklıkları -269 derecesi (altın demir nikel kromu gibi) ve {+2800 derecesi (tungsten rencium gibi) kadar düşük ölçebilir.
(3) Basit yapı ve kullanımı kolay. Termokupllar genellikle iki farklı türde metal kablodan oluşur ve boyut veya açıklık ile sınırlı değildir. Dışarıda koruyucu kolları var, bu da onları kullanımı çok uygun hale getiriyor. Termokupl, sıcaklık sinyallerini termoelektrik potansiyel sinyallere dönüştürebilen bir sıcaklık algılama elemanıdır. Elektrik ölçüm aletleriyle işbirliği yaparak, ölçülen sıcaklık ölçülebilir.
2. Termoelektrik termometre seçimi
Yaygın olarak kullanılan termokupllar iki kategoriye ayrılabilir: standart termokupllar ve standart olmayan termokupllar. Standart bir termokupl, termoelektrik potansiyeli ve sıcaklık ilişkisi, izin verilen hatası ve birleşik standart ölçeği ***** standardında belirtilen bir termokupl'u ifade eder ve seçim için mevcut bir eşleşen ekran cihazına sahiptir. Standart olmayan termokupllar, standart termokupllar kadar yaygın olarak veya aynı büyüklük sırasına sahip değildir ve genellikle birleşik bir kalibrasyon tablosu yoktur. Esas olarak belirli özel günlerde ölçümler için kullanılırlar. Standartlaştırılmış termokupllar IEC ****** standartlarına göre üretilir. Termokuplların bölünme işaretleri esas olarak S, R, B, N, K, E, J, T, vs. arasında, aralarında S, R ve B, değerli metal termokupllara aitken, N, K, E, J ve T düşük maliyetli metal termokupllara aittir.
S ölçeğinin özelliği, uzun süreli kullanım sıcaklığı ve 1600 derecelik kısa süreli kullanım sıcaklığı ile oksitleyici ve inert bir atmosferde sürekli kullanım için uygun olan güçlü antioksidan performansıdır. Tüm termokupllar arasında, S ölçek işaretinin doğruluk seviyesi * * * yüksektir ve genellikle standart bir termokupl olarak kullanılır;
S ölçeği ile karşılaştırıldığında, R ölçeği termoelektrik potansiyelinde% 15'lik bir artış dışında neredeyse aynı performansa sahiptir;
B bölümü işareti oda sıcaklığında çok küçük bir termoelektrik potansiyele sahiptir, bu nedenle ölçüm sırasında genellikle telafi kablolarına ihtiyaç duyulmaz. Uzun süreli kullanım sıcaklığı 1600 derecedir ve kısa süreli kullanım sıcaklığı 1800 derecedir. Oksitleyici veya nötr atmosferlerde ve vakum koşullarında kısa süreli kullanımda kullanılabilir.
N ölçeğinin özellikleri, 1300 derecede güçlü yüksek sıcaklık oksidasyon direnci, termoelektrik potansiyelinin iyi uzun süreli stabilitesi ve kısa süreli termal döngülerin tekrarlanabilirliği ve nükleer ışınlama ve düşük sıcaklığa karşı iyi dirençtir. S ölçeği termokupl'un yerini kısmen değiştirebilir;
K ölçeğinin özelliği, oksitleyici ve inert bir atmosferde sürekli kullanım için uygun olan güçlü antioksidan performans, 1000 derece uzun süreli kullanım sıcaklığı ve 1200 derecelik kısa süreli kullanım sıcaklığı ile. Tüm termokupllarda yaygın olarak kullanılır;
E-bölme işaretinin özelliği, yaygın olarak kullanılan termokupllar arasında büyük bir termoelektrik potansiyele ve yüksek hassasiyete sahip olmasıdır. 0-800 derecesi sıcaklık aralığı ile oksitleyici ve inert bir atmosferde sürekli kullanım için uygundur;
J bölünmesi işaretinin özelliği, hem oksitleyici atmosferlerde (750 derece üst sıcaklık sınırı ile) hem de atmosferlerin azaltılmasında (950 derece üst sıcaklık sınırı ile) kullanılabilmesidir ve H2 ve CO gaz korozyonuna dirençlidir. Rafinaj ve kimya endüstrilerinde yaygın olarak kullanılır;
T ölçeğinin özelliği, tüm düşük maliyetli metal termokupllar arasında en yüksek doğruluk seviyesine sahip olması ve genellikle 300 derecenin altındaki sıcaklıkları ölçmek için kullanılmasıdır.
Termokuplların malzemelerinin genellikle pahalı olması (özellikle değerli metaller kullanılırken) ve sıcaklık ölçüm noktası ile cihaz arasındaki mesafe, termokupl malzemelerini kurtarmak ve maliyetleri azaltmak için, termokuplun soğuk ucunu (serbest ucu) sıcaklık sabit bir kontrol odasına bağlamak ve enstrüman terminallerine bağlamak için kullanılır. Termokupl telafi telinin işlevinin sadece termoelektrik elektrotu uzatmak ve termokuplun soğuk ucunu kontrol odasındaki cihaz terminaline taşımak olduğu belirtilmelidir. Soğuk uçtaki sıcaklık değişikliklerinin sıcaklık ölçümü üzerindeki etkisini ortadan kaldıramaz ve bir tazminat etkisi yoktur. Bu nedenle, soğuk uç sıcaklığının T {0}} ≠ 0 derecesinin sıcaklık ölçümü üzerindeki etkisini telafi etmek için başka düzeltme yöntemlerinin kullanılması gerekir.
Termokupl telafi kabloları kullanırken, modelin eşleşmesinin ve polaritenin yanlış bağlanmamasını sağlamak önemlidir. Tazminat teli ile termokupl arasındaki bağlantı bitişindeki sıcaklık 100 dereceyi geçmemelidir. Soğuk kavşak sıcaklığı kompansatör modeli, termokupl modeliyle eşleşmeli ve belirtilen sıcaklık aralığında kullanılmalıdır; Soğuk kavşak sıcaklığı kompansatörünü termokuplaya bağlarken, polarite yanlış bağlanmamalıdır; İşaretçinin denge sıcaklığına göre cihazın başlangıç ​​noktasını ayarlayın, böylece işaretçi denge noktasındaki sıcaklığı gösterir; Otomatik telafi mekanizmalarına sahip ekran enstrümanları, telafi ediciler yüklü değildir; Dereceler düzenli olarak denetlenmeli ve kalibre edilmelidir.
Termokupl termometreleri endüstriyel üretimde çok çeşitli uygulamalara sahiptir. Termokuplların seçimi önce ölçülen sıcaklığın üst sınırına dayanmalı ve doğru termokupl elektrotları ve koruyucu manşonların seçimi yapılmalıdır; Test edilen nesnenin yapısı ve kurulum özelliklerine göre termokuplun özelliklerini ve boyutlarını seçin. Termokupllar, yapısal formlarına göre sıradan endüstriyel tip, zırhlı tip ve özel tip olarak sınıflandırılabilir.