Správny výber termočlánkov a dôvody chýb merania

Termočlánky, ako jeden z dôležitých senzorov pri meraní teploty v oblasti riadenia priemyselnej automatizácie, významne prispeli k meraniu teploty v rôznych odvetviach. Všeobecne sa používa v oblasti automatizovanej regulácie teploty v rôznych odvetviach kvôli svojej jednoduchej štruktúre, presnému meraniu teploty, širokého rozsahu merania a ľahkej údržby. Je to však práve preto, že samotný termočlán má jednoduchú štruktúru a je ľahké sa nainštalovať a používať, aby sa výber kľúčových parametrov, ako je počet indexovania a hĺbka vloženia, sa často prehliada počas výberového procesu, čo vedie k chybám merania a dokonca poškodeniu termočlánku počas používania. Chyby merania spôsobené radom problémov, ako je kompenzácia teploty, čas tepelnej odozvy, tepelná impedancia a degradácia termočlánku počas procesu merania tiež priniesli značné problémy a dokonca aj závažné ekonomické straty skutočným používateľom. Pred zvyšujúcim sa dôrazom na bezpečnosť prístrojov, presnosť merania, životnosť a stabilita v modernej kontrolu priemyselnej automatizácie, veľké množstvo výskumných pracovníkov a inžinierov tepelných prístrojov vykonalo rozsiahly výskum presnosti merania teploty, adaptability a štruktúry merania teploty termočlánkov. Na tomto základe začínajúc výberom a praktickým uplatňovaním termočlánkov tento článok analyzuje a rozpracuje to, ako zvoliť prispôsobivosť rôznych značiek mierky a merania teploty, rozsahy termočlánkov termočín teploty a ako správne vybrať hĺbku vloženia termočín. Súčasne sa uskutočnila analýza pri chybách merania spôsobené kompenzáciou teploty, časom tepelnej odozvy, tepelnou impedanciou a degradáciou termočlánkov počas používania termočlánkov a roztokov. Dúfam, že to môže byť užitočné pre správne meranie teploty a dlhodobé meranie teploty termočlánkov.
1. Výber termočlánkov
Termočlánky sa široko používajú vďaka svojej jednoduchej prevádzke, ale v počiatočnom výberovom procese sa často venuje viac pozornosti parametrom súvisiacim s inštaláciou a bezpečnosťou termočlánkov, ako je napríklad inštalačné rozhranie a úroveň tlakového odporu materiálu rukávu. Adaptabilita, rozsah merania teploty a hĺbka inzercie termočlánkov sa však dá ľahko ignorovať, čo ovplyvňuje výsledky merania teploty.
1.1 Výber čísla indexu termočlánkov
Výber čísla indexovania termočlánkov sa zvyčajne určuje na základe pracovnej teploty nameraného média. Všeobecne platí, že podľa rozsahu merania teploty rôznych indexovacích čísel termočlánkov a skutočného využitia zhruba rozdeľujeme termočlánky do troch kategórií: stredne nízky teplota, stredné vysoké teploty a termočlánky indexovania vysokých teploty. Nižšie je uvedená analýza a diskusia o tom, ako zvoliť termočlánky pre tieto tri merania teploty.
1.1.1 Výber termočlánkov stredných a nízkoteplotných
Ak sa použije na meranie s nízkou teplotou (-200 Stupeň ~ +350), je možné zvoliť termočlán Thermočlánku T-rozsahu. Pre meranie stredného a nízkej teploty (-40 Stupeň ~ +700) je možné zvoliť termočlánok stupnice EJ. Vzhľadom na to, že pozitívne elektródy termočlánku TJ sú vyrobené z čistých materiálov medi a čistého železa, sa ľahko oxidujú počas výroby a používania produktu, takže sa nemôžu použiť na meranie teploty v oxidačných prostrediach. Odporúča sa použiť termočlán v elektronickom meraní na meranie teploty v oxidačnom prostredí. Termočlánok E-INDEX sa týka nielen rozsahu merania teploty termočlánku J-INDEX, ale má tiež veľký termoelektrický potenciál, vysokú citlivosť, dobrú stabilitu a lepšiu oxidačnú odolnosť ako termočlánok indexu TJ. Môže sa používať v prostrediach oxidácie a inertného plynu, ale nemožno sa priamo používať v síre a redukovať plynové prostredie pri vysokých teplotách. To bude mať za následok významné chyby v termoelektrickom potenciáli uniformity termočlánku E-index.
1.1.2 Výber termočlánkov stredných a vysokej teploty
K. N-stupňový termočlánok je široko používaný lacný kovový termočlán na súčasnom trhu, ktorý sa používa hlavne na meranie teploty v stredných a vysokých teplotách ({-40 stupňa ~ +1200). Medzi nimi termočlánky K-index zaberajú absolútny podiel na trhu v dôsledku ich dobrého linearity, veľkého termoelektrického potenciálu, vysokej citlivosti, dobrej stability a uniformity, silného oxidačného odporu a nízkej ceny. Termočlánky N-index je najnovší medzinárodne štandardizovaný termočlánok, ktorý úspešne prekonáva dve dôležité nevýhody termočlánku K-indexu, konkrétne nestabilný termoelektrický potenciál spôsobený krátkym usporiadaným mriežkou niklovej chrómovej alloy medzi 300 stupňom a 500 stupňom; Nestabilita tepelného elektrického potenciálu spôsobená preferenčnou oxidáciou zliatiny niklového chrómu približne 800 stupňov. Jeho komplexný výkon je lepší ako výkonnosť termočlánkov K-indexu, čo z neho robí sľubný termočlán pre rozvoj. Hlavnou nevýhodou termočlánkov N-stupňa je však veľká nelineárna chyba v rozsahu nízkej teploty (-200 stupňa ~ 400 stupňov) a ťažko a ťažko strojovo materiál.
1.1.3 Výber termočlánkov s vysokou teplotou
S R. Termočlánok triedy B sa nazýva drahý kovový termočlán, pretože jeho pozitívne a negatívne elektródy sú vyrobené z zliatiny platiny a platiny Rodium. Je to termočlán vhodný na meranie vo vysokoteplotných oblastiach (800 stupňov ~ 1600 stupňov). Odporúčaná teplota dlhodobého použitia pre termočlánky v mierke S a R je (800 stupňov ~ 1300 stupňov) a odporúčaná teplota dlhodobého použitia pre termočlánky v mierke B je (800 stupňov ~ 1600 stupňov). V dôsledku ich presnosti merania vysokej teploty, dobrej stability, rozsahu merania širokého teploty a hornej hranice vysokej teploty sa tieto drahé kovové termočlánky s rôznymi promóciami používajú vo vysokoteplotných aplikáciách merania nad 1000 stupňov, ako je metalurgia, sklo, keramika a ďalšie priemyselné odvetvia. Medzi nedostatky patrí nízky termoelektrický potenciál, nízka citlivosť, znížená mechanická pevnosť pri vysokých teplotách, vysoká citlivosť na znečistenie a drahé materiály z drahých kovov, čo vedie k veľkej jednorazovej investícii. Celkovo sú však drahé kovové termočlánky stále hlavnou silou merania teploty vo vysokoteplotných oblastiach. S neustálym zlepšovaním technológie výroby termočlánkov môžu účinne chrániť elektródové vodiče pred kontamináciou pri vysokých teplotách a zlepšiť životnosť výrobkov.