Termokupl: oddiy tilda qurilma va ishlash printsipi

Termokupl: oddiy tilda qurilma va ishlash printsipi
30.03.2021
Termokupl nima?
Termokuplyoki termoelektrik konvertor haroratni o'lchash qurilmasi deb ataladi, uning asosini termoelektrik ta'sir qiladi.
Maishiy maqsadlar uchun turli xil asboblarda, eng oddiy va texnik jihatdan murakkab: temir, lehimlash temirlaridan, muzlatgichlardan avtomobillarga va isitish qozonlariga ishlatiladi. Katta o'lchovli harorat oralig'i (-250^oC dan +2500^oC gacha) tufayli termokupl sanoat, kommunal, fan va tibbiyotda keng qo'llaniladi. Bundan tashqari, termoelektrik konvertorlar avtomatik va nazorat qilish tizimlarining bir qismi sifatida ishlaydi, harorat o'zgarishi haqidagi ma'lumotlarni olib tashlaydi va uzatadi. Bunday sensorlar ishonchliligi, arzonligi, kerakli aniqligi va past inertligi bilan ajralib turadi.
Termojuftning ishi issiqlikEMF (termoelektrik quvvat) o'zgarishining temperaturani ko'tarish yoki kamaytirishdan xususiyatiga asoslangan. O'qishning aniqligi dizayn turiga, texnologik talablarga rioya qilishga, o'tkazgichlarni ulash sxemasiga bog'liq.
Termoelektrik konvertorning dizayni ishlatiladigan elementlarning issiqlik inertsiyasi va sezgirligi, foydalanish shartlari: harorat oralig'i, agressivlik va atrof-muhitning agregat holati, himoyadan foydalanish zarurati bilan bog'liq.
Termokupl ishlash printsipi
Termojuftning ishlash printsipi termoelektrik ta'sir yoki Zeebekning ta'siri. Bu hodisa 1821 yilda olimlar tomonidan kashf etilgan va quyidagilar:
ikkita heterojen o'tkazgichlarning yopiq zanjirida elektromotor kuch (termo-EMF) paydo bo'ladi, agar ularning ulanish joylari yoki spaylari turli haroratlarda saqlanadi. Effekt bir hil materiallardan foydalanishda, shuningdek, bir xil spay temperaturalarida yuzaga kelmaydi. Termoelektrik quvvatning qiymati o'tkazgich materialiga va kontaktlarning harorat farqi, kontaktdagi oqim yo'nalishi - qaysi lehim harorati yuqori bo'lishiga bog'liq.

Amalda, termojuftda turli qotishmalardan o'tkazgichlar ishlatiladi, ular termoelektr deb ataladi. Bir lehim," issiq", payvandlash yoki burish orqali amalga oshiriladi va o'lchash haroratiga ega bo'lgan muhitga joylashtiriladi; ikkinchisi" sovuq", o'lchash moslamasining kontaktlariga yopiladi yoki avtomatik boshqaruv qurilmasiga ulanadi. Zamonaviy murakkab termokupllarda raqamli signal konvertorlari ishlatiladi.
Savol bering
Termo-EMF intensiv isitish yoki issiq lehimleme sovutish bilan Supero'tkazuvchilar ulanishlar o'rtasidagi potentsial farq tufayli yuzaga keladi. Sovuq lehimdagi kuchlanish issiqlikdagi haroratga mutanosib ravishda bog'liq. Bunday holda, sovuq harorat doimiy bo'lishi kerak, aks holda katta o'lchov xatosi mavjud. Yuqori aniqlik uchun sovuq kontakt maxsus kameralarga joylashtiriladi, bu erda harorat bir xil darajada saqlanadi.
Termokupllardan foydalanish va ularning xususiyatlari
Область применения Termokuplni qo'llash sohasi, birinchi navbatda, keng o'lchov oralig'i tufayli juda katta: отUltra pastdan juda balandgacha. Ushbu qurilmalar o'lchovlarning barqarorligi va aniqligi tufayli keng tarqalgan. Ular turli xil qurilmalar, ob'ektlar va muhitlarning haroratini o'lchash uchun uy va sanoat asboblarida, ishlab chiqarish texnologiyalarida qo'llaniladi: havo, qattiq moddalar, eritilgan metall, suyuqlik va gazlar, qaytib qismlar, issiqlik dvigatellari.
Harorat sensori sifatida termoelektrik konvertorlar avtomatlashtirilgan nazorat tizimlarida qo'llaniladi. Termokupl yordamida gaz uskunalarida (qozonlarda, pechlarda, ustunlarda) termokontrol amalga oshiriladi. Termokuplga ko'ra, ruxsat etilgan harorat oshib ketganda, qurilmalarning favqulodda o'chirilishi boshlanadi.
Termojuftning maqsadi uning dizayni va o'tkazgich materiallariga bog'liq: turli xil metall birikmalari turli muhitlar va harorat oralig'iga mo'ljallangan. 


Tashqi omillarning ta'siridan himoya qilish uchun ishlaydigan elementlar shishaga yoki qopqoqqa joylashtirilishi mumkin: masalan, gaz qozonidagi termokupl uchun himoya material zanglamaydigan yoki oddiy po'latdir. 1000-1100 ° C gacha bo'lgan haroratlarda^оissiqlikka chidamli qotishmalar ishlatiladi, приyuqori — chinni, refrakter qotishmalar. Maxsus muhit sharoitida o'lchash uchun, masalan, yuqori bosim ostida, termokuplning chidamliligi talab qilinadi.
Agar o'lchov vositasi o'tkazgichlarga zararli ta'sir ko'rsatmasa, himoya ishlatilmaydi. Ikkita o'tkazgichning ochilmagan ulanish joyiga ega bo'lgan tanasiz versiyasi past inertlik va deyarli darhol haroratni o'lchash bilan ajralib turadi.
O'lchov joylari soniga qarab, termokupl bir nuqtadan va ko'p nuqtadan iborat bo'lishi mumkin. Shunga ko'ra, termokuplning ishchi qismining uzunligi 120 mm dan 20000 mm gacha o'zgarib turadi. ko'p o'lchov nuqtalariga ehtiyoj (bir necha o'nlab), xususan, suyuqlik (reaktorlar, tanklar, fraksiyonasyon ustunlari) qayta ishlangan idishlar uchun kimyoviy va neft-kimyo sanoatida paydo bo'ladi.
Termokupl tasnifi
Termojuftning ishlash printsipi o'tkazgichlarda potentsial farqning paydo bo'lishiga asoslanadi, shuning uchun termoelektrodlarning metallari термоэлектродовkimyoviy va jismoniy xususiyatlarga ko'ra farq qilishi kerak. Termokupllarda foydalanish uchun rangli va qimmatbaho metallarning turli qotishmalari qo'llaniladi.
Noble metallar o'lchovlarning aniqligini sezilarli darajada oshiradi, kamroq termoelektrik heterojenlik va oksidlanishga qarshilik ko'rsatadi. Ular 1900^{o s ga qadar o'lchash uchun ishlatiladi}, yuqori haroratlarda maxsus issiqlikka chidamli qotishmalar talab qilinadi. Ishonchsiz metallar 1400^{s ga qadar qo'llaniladi.}С.
Barcha o'tkazgich materiallari turli xil eruvchanlikka, oksidlanishga chidamli, ish harorati oralig'iga ega. Ishlab chiqaruvchi tomonidan belgilangan harorat oralig'ida qurilmaning sifatli ishlashi va aniq o'lchov ma'lumotlari bo'lishi mumkin.
Rossiya Gost ko'ra termokupl guruhlari tasniflash uchun uch kirill harflarini foydalaning, xalqaro tasnifi lotin bir harf bilan belgi o'z ichiga oladi: masalan, nichrosil-nisil termokupl TNN yoki N bir belgi bor; platinorodium-platinorodium-TPR, B turi.
Termokuplning yana bir tasnifi spay turlarini hisobga oladi:

• 
  bir elementli va ikki elementli;
  
• 
  izolyatsiya qilingan va tanaga ulangan;
  
• 
  tuproqli va noaniq.
  

Termojuftning inertsiyasi tanaga topilganida kamayadi va bu o'lchovlarning tezligi va aniqligini oshiradi. Bundan tashqari, ayrim qurilmalarda inertsiyani kamaytirish uchun spay himoya korpusidan tashqarida qoladi.
Kromel+alumel Tha (k turi)

Ko'p turdagi termokupl, kromel-alumel - eng keng tarqalgan turlaridan biri.

Qotishma tarkibi kromel:

• 
  90% nikel
  
• 
  10% xrom
  

Qotishma tarkibi alumel:

• 
  95% nikel
  
• 
  2% alyuminiy
  
• 
  2% nikel
  
• 
  1% silikon
  

Возможность работы с линейной характеристикой в пределах температур от -200^оNeytral va oksidlovchi muhitlarga mos keladigan -200 o C dan +1300 o C gacha bo'lgan haroratlarda lineer xususiyat bilan ishlash qobiliyati^оpast narxga ega. Qayta tiklash muhitida himoya sumkasi talab qilinadi. Ish harorati oralig'i elektrodlarning diametriga bog'liq bo'lib, reaktiv nurlanishda ishlatilishi mumkin.
Bu juda sezgir (taxminan 41 MV/^оs) va hatto kichik harorat o'zgarishini qayd etadi, ko'plab sohalarda juda keng qo'llaniladi.
Kamchiliklari va xususiyatlari. Nikel magnit xususiyatlarga ega, bu esa 350 o s haroratida chiqish signalining o'zgarishiga olib keladi^о. sulfat muhitda ma'lum past kislorod konsentrasiyalarida erta ishlamay qolishi mumkin, ish ham buziladi.
Temir+doimiy TLC (J turi)

Sanoat va ilm-fan uchun ishonchli va arzon termokupl.
Constantan odatda quyidagilardan iborat :

• 
  55% mis
  
• 
  45% nikel
  

Применяется в более узком диапазоне температур по сравнению с хромель-алюмелем-200-+1100^oC, yuqori sezuvchanlik esa: 50-60 MV/S chromel alumel nisbatan tor harorat oralig'ida qo'llaniladi.^оС.
Vakuum muhiti uchun juda mos keladi, o'lchovlar oksidlovchi, kamaytirish, neytral muhitda ham amalga oshiriladi. Uzoq muddatli ta'sir qilish harorati +750^os ga, qisqa muddatli — +1100^os ga qadar.
Metall chiqindilarda korroziya tufayli salbiy haroratlarda doimo foydalanilmaydi, oksidlovchi muhitlar amal qilish muddatini qisqartiradi. Yuqori ijobiy haroratlarda oltingugurt salbiy ta'sir ko'rsatadi.
Kromel+kopel THK (l turi).

Kopel taxminan shunday nisbatlarda ishlab chiqariladi:

• 
  mis 56%
  
• 
  nikel 43%
  
• 
  marganets 1%.
  

Asosan sanoat va laboratoriya qurilmalarida 200-600 o C operatsion haroratida turli ommaviy axborot vositalarining pirometrik o'lchovlari uchun ishlatiladi^о. O'lchagan haroratning maksimal diapazoni: -250^odan +1100^os gacha qisqa muddatli ta'sir bilan.
Eng yuqori sezgir termokupllardan biri 80 MV/^{s ga teng.}С.
ЧувствительнаDeformatsiyaga sezgir, juda nozik.
Termokuplning afzalliklari va kamchiliklari
Termokupllarning uzoq tarixi bor va quyidagi afzalliklari tufayli keng qo'llaniladi:

• 
  -250^oC dan +2500 o S gacha bo'lgan tajovuzkor muhitda va haddan tashqari haroratda ishlash qobiliyati.^оС.
  
• 
  Ko'pgina modellar uchun past narx. Qimmatbaho metallar, himoya elementlari, qo'shimcha birikmalar va ulagichlar bilan jihozlangan qurilmalar uchun narx oshadi.
  
• 
  O'nlab yillar davomida ishonchlilik va oddiylik bilan tasdiqlangan. 
  
• 
  O'lchovlarning aniqligi. Xatolik^оstandart qurilmalarda 1-2 o S ga teng, bu ko'pincha sanoat va maishiy ehtiyojlar uchun etarli. Yuqori aniqlikdagi qurilmalar 0,01^os ko'rsatkichiga ega.
  
• 
  Oddiy ishlab chiqarish va texnik texnologiya.
  

Termokuplning kamchiliklari quyidagilardan iborat:

• 
  o'lchov natijalarini olib tashlash uchun yuqori sezgir asboblarni qo'llash zarurati;
  
• 
  oqimlarning kichik miqdori uchini kamaytirish uchun simlarni himoya qilishni talab qiladi;
  
• 
  harorat o'zgarishi sharoitida uzoq muddatli foydalanishda ko'rsatkichlarning yomonlashishi;
  
• 
  to'g'ri o'lchovlar uchun har bir qurilma ishlab chiqaruvchida bitiruv talab qilinadi;
  
• 
  появление нелинейной зависимости термоagar ish cheklovlari oshib ketgan bo'lsa, termo-EMF ning isitishga chiziqli bo'lmagan bog'liqligi paydo bo'lishi.
  

Umuman olganda, termojuftlar bilan ishlashning mumkin bo'lgan qiyinchiliklari yaxshi o'rganilgan va turli xil echimlarga ega. Ishonchliligi, aniqligi, keng operatsion harorat oralig'i tufayli qurilmalar juda keng tarqalgan. Dastur ularning texnik xususiyatlari va xususiyatlari bilan belgilanadi va ba'zi termokupl tizimlari uchun - yagona variant. Mavjud tasniflash, shuningdek, ko'plab tadqiqotlar va operatsion tajribalar turli xil qurilmalar haqida keng ma'lumot beradi, bu esa ularni tanlash va ulardan foydalanishni osonlashtiradi.
Qaysi turdagi termokuplni tanlash kerak
Sanoat uskunalarida termokupl ko'pincha mahsulot ishlab chiqarish bosqichlarini aniqroq nazorat qilish uchun ishlatiladi. Qaysi termokuplni tanlashni ko'rib chiqayotganingizda, e'tiboringizni quyidagi xususiyatlarga qaratishingizni tavsiya qilamiz:

• 
  Haroratni o'lchash oralig'i
  
• 
  Kimyoviy moddalarga qarshilik
  
• 
  Vibratsiyaga va mexanik stressga chidamlilik
  
• 
  Ishlatiladigan uskunalar bilan mos keladi
  

Termojuftning lehim turini qanday tanlash mumkin

Termokupllarda uch xil lehim bor: izolyatsiya qilingan, izolyatsiyalanmagan yoki ochiq.

Sensorning oxirida izolyatsiyalanmagan o'tish bilan termokupl simlari ichki tomondan sensor devoriga biriktirilgan. Shu sababli, termojuftni uyqu uchun qobiq devoridan tashqarida mukammal issiqlik uzatishga erishiladi. Izolyatsiya qilingan turdagi termokupl lehimi qobiq devoridan ajralib turadi. Javob muddati izolyatsiyalanmagan turlardan kamroq, lekin изолированныйizolyatsiya qilingan elektr izolyatsiyasini ta'minlaydi.
Ochiq lehim uslubida termokupl qobiqning oxiridan chiqadi va uni o'rab turgan muhitga ta'sir qiladi. Ushbu turdagi javob berish muddati yaxshiroq, lekin u faqat korroziya va sızıntılı holatlar uchun ishlatilishi mumkin.