Устройство и работа

В промышленности применяют десятки типов и разновидностей термопар, различных по своим техническим характеристикам. Один из них — термопара ТХА — представляет собой два электрода из разнородных металлов (диаметром 0,7—3,2 мм), скрученных, а затем сваренных или спаянных на одном конце (рабочий конец). Термометры, электроды которых состоят из благородных металлов (платины) называются благородными. Рабочий конец 12 находится в изоляционном фарфоровом наконечнике (колпачке) 11. Электроды 10 изолированы друг от друга фарфоровыми изоляторами (бусами) 7 и заключены в защитный чехол 8 из углеродистой стали. Рабочий конец чехла, предназначенный для установки в измеряемую среду, представляет собой наконечник 9 трубы из жароупорной стали. Наконечник 9 одним концом соединен посредством резьбы или сварки с чехлом 8, а на другом конце находятся вставное донышко, завальцованное в трубу и заваренное. Жаропрочный наконечник 9 имеет различную длину, зависящую от глубины погружения термометра в измеряемую среду; его делают с таким расчетом, чтобы в зоне высоких температур находился только сам наконечник. В головке 5 помещена пласт­массовая панель 6, в которой закреплены клеммы (зажимы) 4. Концы термоэлектродов входят в отверстия клемм и зажимаются винтами 2. В верхние прорези клемм через штуцер 13 и асбестовую уплотнительную набивку 14 вводят концы компенсационных соединительных проводов, которые прижимаются верхними винтами 5. Клемную панель закрепляют в головке прижимной скобой 1. Головку закрывают крышкой 15 с уплот­нением.

Пределы основных допустимых погрешностей термопар в диапазоне свыше 300°С до верхнего предела измерения вычисляют по формулам

для ТПП 0,01+2,5-10^-5(t — 300) мВ,

для ТХА 0,16 + 2,0-10^-4(t — 300) мВ,

для ТХК 0,2 + 6,0-10^-4(t —300) мВ.

где 1 - температура рабочего конца термометра, °С.

Для правильного измерения температуры термоэлектрическим методом необходимо обеспечить постоянство температуры холодного спая. Для этого применяют специальные термоэлектродные провода, с помощью которых холодный спай из зоны переменных и относительно высоких температур в головке термометра переносится в зону с постоянной и низкой температурой. Термоэлектродные провода в паре между собой должны развивать такую же т. э. д. с., что и термопара при той же температуре.

Интервал температур, в котором соблюдается указанное равенство т. э. д. с., должен быть не меньше возможной разницы между⁷ температурами на зажимах головки термопары и холодным спаем (обычно не более 150°С). Термоэлектродные провода часто называют компенсационными.

При подсоединении термоэлектродных проводов к термопаре должна быть соблюдена полярность: положительный электрод (в названии преобразователя стоит первым) соединяется с положительной жилой провода. Ошибка в полярности приводит к уменьшению замеряемой т. э. д. с. и занижению показаний.

Признаки	Причины	Способы устранения
Показания прибора отсутствуют	Сгорела термопара. Обрыв термоэлектронов (прогиб термопары)     Обрыв в линии. Короткое замыкание в термопаре, линии или в параллельно включенном приборе. Неисправен переключатель или перепутаны провода при присоединении их в зажимы переключателя.	Сменить термопару. Установить термопару вертикально, особенно при высоких температурах.   Найти и устранить.     Отремонтировать переключатель. Проверить правильность подключения проводки к зажимам переключателя.
Стрелка прибора отключена влево за нуль шкалы	Неправильно произведена установка стрелки корректором.     Перепутана полярность включения термодатчика.	Установить стрелку прибора при средней температуре окружающей среды. Изменить полярность в месте присоединения термопары.
Занижение показания прибора	Конец термопары покрылся нагаром, сажей, смолой и т.д.   Неправильно установлена термопара(плохой теплообмен с измеряемой средой)   Изменения термоэлектрической характеристики термопары.   Короткое замыкание в термопаре неподалёку от рабочего конца. Подсос воздуха в месте установки термопары.     Плохой контакт в головке термопары, в линии, приборе.   Обратная полярность подключения компенсационных проводов.   Стрелка отключенного прибора установлена на меньшую температуру, чем температура свободного конца термопары.   Линия настроена при холодной термопаре.     Сильно повышения внешнего сопротивления вследствие сильного нагрева термопары при слишком глубоком её погружении.     Сильный нагрев соединительных проводов.	Выгнуть и очистить защитный чехол термопары. Установить термопару так чтобы теплопередача от измеряемой среды была максимальна,и теплоотдача в окружающую среду-минимальная. Заменить термопару. Периодически проверять термопару путём сравнение с образцовой. Отремонтировать термопару.   Уплотнить зазор между термопарой и отверстием в стойке или трубе. Прочистить контакты кисточкой, соджать контактные щечки. Переключить концы компенсационных проводов у термопары и прибора. С помощью корректора установить стрелку отключенного киловольтметра на показание, соответствующее температуре свободного конца термопары. Сопротивление линии термопары должна иметь среднюю рабочую температуру. Применять водяное охлаждение чехла термопары; в особенности это относится к платиновым термопарам. Изменить монтаж или ввести поправку.
Завышенные показания прибора	Неправильная установка термопары.   Стрелка отключенного прибора установлена на температуру большую,чем температура свободного конца термопары.	поместить термопару в место,температура которого совпадает с температурой рабочего пространства печи. С помощью корректора установить стрелку отключенного милливольтметра на показание, соответствующей температуре свободного конца термопары.
Неправильные показания прибора	Заземление термопары или соединительной проводки (обгорела или повреждена изоляция) Изменение температуры свободного конца термопары.     Разная температура свободных концов термопар подключенных через переключатель к одному прибору.     Сопротивление линии значительно отличается от принятого,при градуировке. Разное сопротивление термопар, подключенных через один переключатель к одному вольтметру. Компенсационные провода не соответствуют данной термопаре. Градуировка прибора не соответствует градуировке термопары.	Найти место заземления и устранить дефект.   Стабилизировать температуру свободного конца термопары. Добиться,чтобы температура свободных концов была одинаковая. Применить компенсационные провода. Проверить и подстроить сопротивление линии. Выровнять сопротивление всех линий с помощью настроечных катушек. Заменить компенсационные провода. Сменить термопару или прибор.
При подключении стрелка резко перемещается в конец шкалы и медленно возвращается назад Нестабильность показаний термопар из благородных металлов	Возникновение гальванических т оков в цепи термопары из-за влаги (или сырости)   Загрязнение термоэлектронов железом, внутренне изменения в материале термоэлектронов и т.д.     Загрязнение термоэлектронов в защитном чехле.   Малый диаметр термоэлектронов платинородиевых термопар при измерениях в нейтральной атмосфере и в вакууме. Малое содержание родня в термоэлектронах платинородиевых термопар.	Вынуть термопару, прочистить, проверить состояние защитной трубки и проводов.     Периодически проверять термопары на отсутствие химических неоднородностей путём сравнения её т.э.д.с. с т.э.д.с новой термопары. Проверить чехол и очистить от примесей железа. Использовать проволоку большого диаметра     При выборе платинородиевых термопар учитывать, что их нестабильность увеличивается с уменьшением содержания родня.

Ремонт защитных труб термометров заключается в их замене или заварке повреждённых мест. Для крепления фарфоровых защитных труб термопар в металлической арматуре применяют огнеупорную замазку следующего состава (в г): сухая глина отмоченная – 500, шамот молотый – 400, полевой шпат молотый – 100, жидкое стекло – до необходимой густоты.

При изготовлении замазки глину, шамот и полевой шпат необходимо высушить, смешать, мелко растереть и просеять через сито, имеющее 900 отверстий на 1см2. Полученный порошок перед употреблением растирают в жидком стекле. Замазки сушат на воздухе в течении 48 ч.

После ремонта термопару собирают. На электроды градуировок ХК, ХА надевают изоляционные бусы, электроды градуировок ПП. ПР 30/6 армируют чистыми цельными двух- или одноканальными трубками из пирометрического фарфора или оксида алюминия. Затем присоединяют клеммную панель.

Поверка. При поверке термопар т.э.д.с. определяют при заданной температуре (градуировке). Для поверки необходимы образцовые ртутные термометры и термопары, нагревательные устройства и измерительные приборы.

Термопары градуировок ХА и ХК поверяют в термостатах и в печах. Перед поверкой в термостатах чувствительные элементы (термоэлектроды) помещают в защитный стеклянные пробирки длинной 300 мм и устанавливают в термостате, на глубину не менее 150 мм. Термостат снабжают образцовым ртутно-стеклянным термометром.

Перед поверкой в печах поверяемые чувствительные элементы (не более 4) складывают в общий пучок с кварцевой пробиркой, в которую вложен образцовый платинородный – платиновый термометр третьего разряда, и обязывают в двух- трёх местах отрезками хромелевой или алюмелевой проволоки. Затем пучок вводят в рабочее пространство трубчатой горизонтальной печи 3 до упора рабочих концов в дно никелевого стакана 2 и центрируют по оси печи.

Перед поверкой термоэлектрических термометров градуировок ПП и ПР 30/6 поверяемые чувствительные элементы (не более 4) складывают в общий пучок с однотипным образцовым термометром второго разряда и обязывают в двух местах отрезками платинородиевой проволоки диаметром 0,5 мм. Рабочие концы термоэлектродов вытягивают на 12-15 мм из керамической изоляции и плотно стягивают друг с другом вблизи спаев несколькими витками платинородиевой проволоки.

Пучок чувствительных элементов градуировок ПП погружают на глубину 250 мм в рабочее пространство горизонтальной трубчатой печи, а чувствительные элементы градуировок ПР 30/6 – в рабочее пространство вертикальной трубчатой печи через верхнее торцевое отверстие и центрируют по оси. Торцевые отверстия печей прикрывают заслонками или щитками из прокаленного листового асбеста.

Для обеспечения температуры 0°С свободные концы образцового и поверяемых термоэлектродов градуировок ХА, ХК и ПП термостатируют в теплоизолированных сосудах, заполненных льдоводяной смесью, или в

нуль – термостатах. Термопреобразователи ТПР 30/6 не термостатируют.

При поверке чувствительных элементов их т.э.д.с. должна быть определена не менее чем при четырёх значениях температуры.

Схема поверки термопар:

1 – автотрансформатор; 2 – никелевый стакан; 3 – горизонтальная печь; 4,5 – образцовые и градуируемые термопары; 6 – нуль термостат; 7 – переключатель; 8 – потенциометр

Исполнительное устройство типа НЗ (ВО)

Исполнительное устройство состоит из регулирующего органа исполнительного пневматического мембраннопружинного механизма (МИМ) комплектацией.

Регулирующий орган состоит из следующих основных частей: корпус обоймы, в которой устанавливается втулка с помещёнными в ней седлом затвором крышки.

Затвор жестко связан со штоком исполнительного механизма соединительной гайкой.

Уплотнение обоймы с корпусом осуществляется при помощи спиральновитой прокладки, а седла и крышки при помощи прокладок.

В обойме расположен сальник у которого в устройствах типа ПОУ – 8, ПОУ – 10, и ПОУ – 11 фторопластовые уплотняющие кольца поджаты пружиной. Уплотняющие кольца в устройствах типа ПОУ – 9 и ПОУ – 10 изготовлены из асбестовой набивки.

Принцип действия исполнительного устройства основан на измерении гидравлического сопротивления регулирующего органа за счёт изменения проходного сечения в зависимости от перемещения затвора.

При отсутствии сжатого воздуха в рабочей полости МИМ пружину удерживает шток в крайнем нижнем положении в устройствах нормально закрытых. При подаче в рабочую полость сжатого воздуха мембрана сжимает пружину и перемещает затвор.

Дата добавления: 2015-08-10