Нетачна очитавања температуре термоелемента? Све је узроковано флуктуацијама температуре хладног споја!

У свакодневној индустријској производњи, термопарови, као ветерани у мерењу температуре, имају широку примену у разним окружењима са високим{0}температурама. Међутим, многи инжењери наилазе на главобољу: нетачни резултати мерења. Основни узрок, у 90% случајева, лежи у „компензацији температуре хладног споја“.

И. Зашто је неопходна компензација хладног споја?

Мерење температуре термоелементом заснива се на „термоелектричном ефекту“: када два различита метала формирају коло, што је већа температурна разлика између два краја, јачи је генерисани термоелектрични потенцијал (мВ сигнал). Међутим, постоји скривена премиса: табела за калибрацију термоелемента је постављена на температуру хладног споја т₀=0 степен !

Ако температура хладног споја (обично на разводној кутији) одступи од 0 степени, термоелектрични потенцијал ће унети грешку. На пример, са термоелементом типа К, за сваких 10 степени повећања температуре хладног споја, грешка мерења се повећава за приближно 2,5 степена. Под претпоставком да је стварна температура хладног споја 30 степени, али систем подразумевано поставља т₀=0 степен, када мерите објекат на 100 степени, приказана вредност може бити само 70 степени, грешка до 30 степени!

Једно хемијско постројење је једном доживело квар компензације хладног споја где је ДЦС показао 800 степени, док је стварна температура пећи за пиролизу достигла 950 степени, што је довело до прегревања и деформисања цеви пећи, што је резултирало озбиљним губицима.

ИИ. Уобичајене методе компензације хладног споја

Да би се решио проблем флуктуација температуре хладног споја, обично се користе следеће методе:

1. Метода компензационе жице (најчешће коришћена)

Суштина методе компензационе жице је коришћење јефтиних металних жица са истим термоелектричним карактеристикама као термопарови да би се хладни спој проширио од -зоне високе температуре до температурно{1}}стабилне контролне собе (нпр. 25 степени ±5 степени).

Мере предострожности: Жица за компензацију мора да одговара типу термоелемента (нпр. термопар типа К- са ККС компензационом жицом) и обратите пажњу на „позитивно на позитивно, негативно на негативно“. Електрана је једном доживела погрешну процену температуре турбине која прелази 100 степени због обрнутих компензационих жичаних веза. Дужина компензационе жице генерално не би требало да прелази 15 метара; у супротном, треба узети у обзир предајник температуре.

2. Метод компензације моста

Када температура хладног споја значајно варира (нпр. у спољашњим инсталацијама), компензационе жице можда неће бити довољне. Метода компензације моста користи неуравнотежени мост за генерисање напона, компензујући ефекте варијација температуре хладног споја.

Важне напомене: Тачка баланса компензационог моста мора бити подешена на 0 степени, а напајање мора бити стабилно (флуктуација мања или једнака 0,1%); у супротном ће се унети нове грешке. Челичана је имала грешку у мерењу температуре од преко 15 степени због флуктуација напајања. Препоручује се калибрација најмање једном годишње.

3. Метода ледене купке (обично се користи у лабораторијама)

Хладни спој термоелемента се ставља у мешавину ледене{0}}воде да би се обезбедила константна температура од 0 степени. Ова метода нуди високу тачност, али је скупа и незгодна за одржавање, првенствено погодна за прецизна мерења у лабораторијама.

4. Метода корекције прорачуна

Мери се стварна температура хладног споја ТХ, а корекција се израчунава помоћу формуле ЕАБ(Т,0)=ЕАБ(Т,ТХ) + ЕАБ(ТХ,0). Овај метод је погодан за аутоматизоване системе или мерење температуре на рачунару{5}}.

5. Метод софтверске компензације

У савременим системима за мерење температуре, сензори као што су термистори прате температуру хладног споја, а сигнал се уноси у рачунар за аутоматску корекцију преко софтверских алгоритама. Овај метод је флексибилан и прецизан, посебно погодан за мерење температуре у више-тачака.

ИИИ. Како одабрати најпоузданији и најекономичнији метод компензације?

Одабир методе компензације хладног споја захтева свеобухватно разматрање флуктуација температуре околине, захтева за прецизношћу и цену:

За унутрашње средине са малим температурним флуктуацијама (као што су радионице са константном температуром): Метода компензационе жице у комбинацији са интерном аутоматском компензацијом или методом корекције прорачуна инструмента је релативно економичан и поуздан избор. Може довести хладни спој у стабилно окружење, уз релативно ниску цену и једноставну имплементацију.

За спољашње или индустријске локације са великим температурним флуктуацијама: метода компензационе жице у комбинацији са методом компензације моста или методом софтверске компензације је поузданија. Компензација моста може динамички да реагује на промене температуре, док софтверска компензација има високу тачност и може да се носи са сложеним ситуацијама. Иако овај други може имати нешто веће почетне инвестиције, може ефикасно да избегне веће губитке узроковане грешкама у мерењу.

За лабораторије или апликације које захтевају високу прецизност: Метода леденог купатила има највећу тачност, али и највећу цену. Избор треба да се заснива на захтевима буџета и тачности.

ИВ. Практична контролна листа

Пре спровођења мерења температуре, препоручљиво је брзо проверити следеће:

Да ли је модел компензационе жице потпуно компатибилан са термоелементом?

Да ли је разводна кутија удаљена од извора топлоте (већа или једнака 50 цм)? Постоји ли топлотна изолација?

Ако користите компензовани мост, када је била последња калибрација?

У радном окружењу, да ли температура хладног споја варира за више од 5 степени/х? (Ако јесте, размотрите стабилнију шему компензације или мере контроле температуре.)

Да ли је подразумевана поставка температуре хладног споја у ДЦС/дисплеј инструменту вашег мерног система 0 степени? (За подешавање је потребна потврда.)