Selecció correcta de termoparells i motius d’errors de mesurament

Els termoparells, com un dels sensors importants en la mesura de la temperatura en el camp del control de l’automatització industrial, han aportat grans contribucions a la mesura de la temperatura en diverses indústries. S'utilitza àmpliament en el camp del control automatitzat de la temperatura en diverses indústries a causa de la seva estructura simple, la mesura de temperatura precisa, el rang de mesurament ampli i el fàcil manteniment. Tanmateix, és precisament perquè la termopar té una estructura senzilla i és fàcil d’instal·lar i utilitzar que la selecció de paràmetres clau com ara el nombre d’indexació i la profunditat d’inserció sovint es passa per alt durant el procés de selecció, donant lloc a errors de mesura i fins i tot danyen al termopar durant l’ús. A més, els errors de mesurament causats per una sèrie de problemes com la compensació de la temperatura, el temps de resposta tèrmica, la impedància tèrmica i la degradació del termopar durant el procés de mesura també han comportat problemes considerables i fins i tot greus pèrdues econòmiques als usuaris reals. Abans de l’èmfasi creixent en la seguretat de l’instrument, la precisió de la mesura, la vida del servei i l’estabilitat en el control modern d’automatització industrial, un gran nombre d’investigadors i enginyers d’instrumentació tèrmica han realitzat investigacions àmplies sobre la precisió de la mesura de la temperatura, l’adaptabilitat i l’estructura de mesurament de la temperatura de les termoparells. Sobre aquesta base a partir de la selecció i l’aplicació pràctica dels termoparells, aquest article analitza i elabora sobre com triar l’adaptabilitat de diferents marques d’escala i els intervals de mesura de la temperatura dels termoparells, la selecció de les posicions del punt de mesura de la temperatura i com seleccionar correctament la profunditat d’inserció dels termoparells. Al mateix temps, es va realitzar una anàlisi sobre els errors de mesura causats per la compensació de la temperatura, el temps de resposta tèrmica, la impedància tèrmica i la degradació del termopar durant l’ús de termoparells i es van proporcionar solucions. Espero que pugui ser útil per a la mesura de la temperatura correcta i la mesura de la temperatura a llarg termini dels termoparells.
1. Selecció de termoparells
Els termoparells s’utilitzen àmpliament a causa del seu simple funcionament, però en el procés de selecció inicial, sovint es presta més atenció als paràmetres relacionats amb la instal·lació i la seguretat de termopar, com la interfície d’instal·lació i el nivell de resistència a la pressió del material de màniga. No obstant això, es pot ignorar fàcilment l’adaptabilitat, l’interval de mesurament de la temperatura i la profunditat d’inserció dels termoparells, cosa que afecta els resultats de la mesura de la temperatura.
1.1 Selecció del número d'índex de termopar
La selecció del nombre d’indexació de termopar es determina generalment en funció de la temperatura de treball del medi mesurat. Generalment, segons el rang de mesurament de la temperatura de diferents números d’indexació de termoparells i ús real, dividim aproximadament termoparells en tres categories: temperatura baixa mitjana, temperatura alta mitjana i termoparells d’indexació d’alta temperatura. A continuació, es mostra una anàlisi i discussió sobre com triar termoparells per a aquests tres intervals de mesura de la temperatura.
1.1.1 Selecció de termoparells de temperatura mitjana i baixa
Si s'utilitza per a la mesura de baixa temperatura (-200 grau ~ +350 grau), es pot seleccionar un termopar a escala t. Per a la mesura de temperatura mitjana i baixa ({-40 grau ~ +700 grau), es pot seleccionar una termopar a escala EJ. Tanmateix, a causa del fet que els elèctrodes positius de la termopar a escala TJ estan fets de coure pur i materials de ferro pur, s’oxiden fàcilment durant la producció i l’ús del producte, de manera que no es poden utilitzar per a la mesura de la temperatura en ambients oxidants. Es recomana utilitzar un termopar a escala E per a la mesura de la temperatura en un entorn oxidant. El termopar d’índex E no només cobreix l’interval de mesurament de la temperatura del termopar d’índex J, sinó que també té una gran producció termoelèctrica, alta sensibilitat, bona estabilitat i una millor resistència a l’oxidació que el termopar de l’índex TJ. Es pot utilitzar en ambients oxidants i de gas inerts, però no es pot utilitzar directament en sofre i reduir els ambients de gas a temperatures altes. Això donarà lloc a errors significatius en la uniformitat potencial termoelèctrica de la termocopa de l'índex E.
1.1.2 Selecció de termocopis de mitjana i alta temperatura
El termopar de K. N-grau és un termopar metàl·lic de baix cost àmpliament utilitzat en el mercat actual, principalment utilitzat per a la mesura de temperatura en zones de temperatura mitjana i alta ({{2} graus ~ +1200 grau). Entre ells, els termoparells de K-índex ocupen una quota de mercat absoluta a causa de la seva bona linealitat, gran potencial termoelèctric, alta sensibilitat, bona estabilitat i uniformitat, forta resistència a l’oxidació i baix preu. El termopar N-Índex és un termocouple estandarditzat internacionalment que supera amb èxit dos inconvenients importants de la termocopa de l’índex K, és a dir, el potencial termoelèctric inestable causat per la gelosia ordenada de curt abast d’aliatge de crom de níquel entre 300 graus i 500 graus; La inestabilitat del potencial elèctric tèrmic causada per l’oxidació preferent de l’aliatge de crom de níquel a uns 800 graus. El seu rendiment integral és superior al dels termoparells de K-índex, cosa que el converteix en un termocopi prometedor per al desenvolupament. Tanmateix, un inconvenient important de les termoparells de grau N és l’error gran no lineal del rang de baixa temperatura ({{13} grau ~ 400 graus) i el material difícil i difícil de màquina.
1.1.3 Selecció de termoparells d’alta temperatura
S R. La termopar de grau B s’anomena termopar de metall preciós perquè els seus elèctrodes positius i negatius estan fets de platí i aliatge de rodi de platí. És un termopar adequat per mesurar en zones d’alta temperatura (800 graus ~ 1600 graus). La temperatura d’ús a llarg termini recomanada per a termoparells d’escala S i R és (800 graus ~ 1300 graus) i la temperatura d’ús a llarg termini recomanada per a termoparells d’escala B és (800 graus ~ 1600 graus). A causa de la seva precisió de mesura de temperatura elevada, una bona estabilitat, un ampli rang de mesurament de la temperatura i un límit superior superior a la temperatura, aquests termoparells de metalls preciosos amb diverses graduacions s’utilitzen àmpliament en aplicacions de mesurament d’alta temperatura per sobre de 1000 graus, com la metal·lúrgia, el vidre, la ceràmica i altres indústries. Les mancances inclouen un potencial termoelèctric baix, baixa sensibilitat, disminució de la resistència mecànica a temperatures elevades, alta sensibilitat a la contaminació i materials de metalls preciosos costosos, amb una gran inversió única. Però, en general, els termoparells de metalls preciosos continuen sent la força principal en la mesura de la temperatura en zones d’alta temperatura. Amb la millora contínua de la tecnologia de producció de termopar, poden protegir eficaçment els cables dels elèctrodes de la contaminació a temperatures altes i millorar la vida útil dels productes.