Неточни показания на температурата на термодвойката? Всичко е причинено от колебания в температурата на студения възел!

В ежедневното промишлено производство термодвойките, като ветерани в измерването на температурата, се използват широко в различни високо{0}}температурни среди. Много инженери обаче срещат главоболие: неточни резултати от измерването. Основната причина в 90% от случаите се крие в "компенсация на температурата на студения преход".

I. Защо е необходима компенсация за студен кръстовище?

Измерването на температурата с термодвойка се основава на "термоелектрическия ефект": когато два различни метала образуват верига, колкото по-голяма е температурната разлика между двата края, толкова по-силен е генерираният термоелектричен потенциал (mV сигнал). Има обаче една скрита предпоставка: таблицата за калибриране на термодвойката е настроена на температура на студения преход t₀=0 градуса!

Ако температурата на студения възел (обикновено в съединителната кутия) се отклонява от 0 градуса, термоелектричният потенциал ще въведе грешка. Например, с термодвойка тип K, за всеки 10 градуса увеличение на температурата на студения преход, грешката на измерване се увеличава с приблизително 2,5 градуса. Ако приемем, че действителната температура на студения преход е 30 градуса, но системата по подразбиране е t₀=0 градуса, при измерване на обект на 100 градуса, показаната стойност може да бъде само 70 градуса, грешка до 30 градуса!

Химически завод веднъж е претърпял повреда в компенсацията на студения преход, при която DCS показва 800 градуса, докато действителната температура на пиролизната пещ е достигнала 950 градуса, причинявайки прегряване и деформиране на тръбите на пещта, което води до сериозни загуби.

II. Обикновени методи за компенсиране на студения възел

За решаване на проблема с температурните колебания на студения кръстовище обикновено се използват следните методи:

1. Метод с компенсиращ проводник (най-често използван)

Същността на метода с компенсиращия проводник е да се използват евтини метални проводници със същите термоелектрични характеристики като термодвойки, за да се разшири студеният възел от високо-температурната зона до температурно-стабилната контролна зала (напр. 25 градуса ±5 градуса).

Предпазни мерки: Компенсиращият проводник трябва да съответства на типа на термодвойката (напр. термодвойка тип K- с компенсиращ проводник KX) и обърнете внимание на "положителен към положителен, отрицателен към отрицателен". Една електроцентрала веднъж е претърпяла погрешна преценка на температурата на турбината, надвишаваща 100 градуса поради обърнати компенсиращи кабелни връзки. Дължината на компенсиращия проводник обикновено не трябва да надвишава 15 метра; в противен случай трябва да се помисли за температурен трансмитер.

2. Метод за мостова компенсация

Когато температурата на студения възел варира значително (напр. при външни инсталации), компенсиращите проводници може да не са достатъчни. Методът на мостова компенсация използва небалансиран мост за генериране на напрежение, компенсирайки ефектите от промените в температурата на студения преход.

Важни бележки: Точката на баланс на компенсационния мост трябва да бъде настроена на 0 градуса и захранването трябва да е стабилно (флуктуация По-малко или равно на 0,1%); в противен случай ще бъдат въведени нови грешки. В завод за стомана възникна грешка в измерването на температурата, надвишаваща 15 градуса поради колебания в захранването. Препоръчително е да се калибрира поне веднъж годишно.

3. Метод на ледена баня (често използван в лабораториите)

Студеният възел на термодвойката се поставя в смес от лед-вода, за да се осигури постоянна температура от 0 градуса. Този метод предлага висока точност, но е скъп и неудобен за поддръжка, предимно подходящ за прецизни измервания в лаборатории.

4. Метод за корекция на изчислението

Измерва се действителната температура на студения преход TH и корекцията се изчислява по формулата EAB(T,0)=EAB(T,TH) + EAB(TH,0). Този метод е подходящ за автоматизирани системи или компютърно-базирано измерване на температурата.

5. Метод за софтуерна компенсация

В съвременните системи за измерване на температура сензори като термистори наблюдават температурата на студения преход и сигналът се въвежда в компютър за автоматична корекция чрез софтуерни алгоритми. Този метод е гъвкав и точен, особено подходящ за -многоточково измерване на температурата.

III. Как да изберем най-надеждния и икономичен метод за компенсация?

Изборът на метод за компенсация на студения преход изисква цялостно разглеждане на температурните колебания на околната среда, изискванията за точност и разходите:

За вътрешна среда с малки температурни колебания (като работилници с постоянна температура): Методът с компенсиращ проводник, комбиниран с вътрешната автоматична компенсация на инструмента или методът за коригиране на изчисленията, е относително икономичен и надежден избор. Той може да доведе студения възел до стабилна среда, с относително ниска цена и просто изпълнение.

За открити или промишлени обекти с големи температурни колебания: Методът с компенсиращ проводник, комбиниран с метода на мостова компенсация или метода на софтуерна компенсация, е по-надежден. Мостовата компенсация може динамично да реагира на температурните промени, докато софтуерната компенсация има висока точност и може да се справи със сложни ситуации. Въпреки че последният може да има малко по-висока първоначална инвестиция, той може ефективно да избегне по-големи загуби, причинени от грешки в измерването.

За лаборатории или приложения, изискващи висока точност: Методът на ледената баня има най-висока точност, но и най-висока цена. Изборът трябва да се основава на изискванията за бюджет и точност.

IV. Практически контролен списък

Преди да приложите измерване на температурата, препоръчително е бързо да проверите следното:

Моделът на компенсиращия проводник напълно съвместим ли е с термодвойката?

Съединителната кутия разположена ли е далеч от източници на топлина (по-голямо или равно на 50 cm)? Има ли топлоизолация?

Ако използвате компенсиран мост, кога беше последното калибриране?

В работната среда температурата на студения възел варира ли с повече от 5 градуса/ч? (Ако е така, помислете за по-стабилна компенсационна схема или мерки за контрол на температурата.)

Настройката на температурата на студения преход по подразбиране в DCS/дисплея на вашата измервателна система 0 градуса ли е? (Настройката се нуждае от потвърждение.)