Пристрій та конструктивні форми термопар.
Перший варіант - водозахищений, лита кришка з'єднана з головкою на різьбленні, другий - пило-бризгонепроникний, штампована кришка з'єднана з головкою трьома гвинтами.
У головках нової конструкції колодка для кріплення затискачів зроблена з порцеляни, тому навіть високий нагрів не діє на неї руйнівно; вивідний штуцер металевий, що забезпечує надійне ущільнення та з'єднання. Провід виводяться через штуцер і гнучкий металевий шланг діаметром 14 X 14,5 мм, довжиною близько 500 мм або прямо через штуцер (без шланга); в останньому випадку зазвичай з вихідним штуцером зчленовується труба, в якій прокладаються дроти до вимірювального приладу. Натиски для кріплення проводів та електродів у разі товстих електродів виконані плаваючими, тобто вони не закріплені нерухомо в колодці, а можуть вільно пересуватися вертикально (паралельно осі термопари). Кришка термопари в обох конструкціях забезпечена ланцюжком, що з'єднує кришку з корпусом головки. Всі термопари з фланцевим кріпленням призначені для роботи в середовищі при нормальному атмосферному тиску.
Згідно з ГОСТом інерційність термопар є час, що минув з моменту занурення термопари, що знаходилася при кімнатній температурі, в киплячу воду до моменту, починаючи з якого, різниця температур киплячої води і робочого кінця термопари не перевищує 10% повного інтервалу зміни температури. За рівнем інерційності термопари поділяються на три групи: БІ - з великою інерційністю, час 2,5-8 хв., ОІ - зі звичайною інерційністю, час 1,5-2,5 хв., МІ - з малою інерційністю, час 0-1 ,5 хв.
Для зменшення інерційності термопар застосовуються термопари типу олівця, в яких робочий кінець вварений в дно захисної оболонки.Термопари залізо — копель і мідь — крапель градуювання РК і МК серійно не випускаються, тому при розгляді конструктивних форм термопар вони не згадувалися.
Компенсаційні дроти
Раніше було зазначено, що т.е. д. с. термопари залежить від температури робочого та вільних кінців. Було зазначено, що для отримання правильних результатів вимірювання (визначення температури вимірюваного середовища) необхідно підтримувати температуру вільних кінців постійної та низької. При звичайному способі включення вимірювального приладу в коло термопари за допомогою мідних проводів вільні кінці розташовуються в головці термопари. Підтримувати температуру постійної головки досить важко.
Раніше головки виготовлялися з охолодженням проточною водою та з ртутно-скляним термометром, монтованим у місці з'єднання електродів термопари з мідними проводами (для вимірювання більше 0). Однак такий пристрій термопари виявився громіздким, температура змінювалася, і конструкція не набула поширення. Тому для відведення вільних кінців місце з постійною температурою просто подовжували термопару, надаючи їй іноді колінчасту форму. Але й цей спосіб виявився нераціональним.
Для НК-СА термопар температура вільних кінців до 300 ° С не позначається на величині т.е. д. с. Тут для з'єднання з вимірювальним приладом використовується звичайний мідний провід. Компенсаційні дроти в залежності від типу термопар, з якими вони застосовуються, випускаються в різному виконанні. Для термопар з недорогих матеріалів (так званих неблагородних термопар) компенсаційні дроти виготовляються з тих самих матеріалів, що і сама основна термопара.
Це відноситься до термопар мідь - копель, залізо - крапель, хромель - крапель і частково хромель - алюмель.
ТакимТаким чином, з викладеного вище можна зробити такі висновки. Для перенесення вільних кінців термопари в місце з постійною і низькою температурою застосовуються компенсаційні проводи, що виконуються для термопар з дешевими і легкооброблюваними електродами (термопари ХК, ЖК, МК і частково ХА) з тих же матеріалів, що і електроди самої термопари, а для термопар дорогими або важкооброблюваними електродами з матеріалів, що розвивають у парі між собою таку ж е. д. с, як основна термопара.
Зазначалося, що компенсаційні дроти для термопар ПП і іноді для ХА виготовляються з інших матеріалів, ніж електроди термопари. Позитивним електродом компенсаційного дроту термопар ПП взята мідь, а негативним (на фіг. 50 позначений через X) сплав, що складається з 99,4% Си + 0,6% Ni. Компенсаційні дроти для хромель-алюмелевих термопар виконуються з міді (позитивний електрод) та сплаву 60% Сі + + 40% №, так званого константану (негативний електрод). В особливо відповідальних випадках, коли за умовами експлуатації tx і t2 можуть не бути однаковими або вийти за межі 0-100 ° С, застосовують компенсаційні дроти, складені з хрому та алюмелю.
Ізоляція компенсаційних дротів в залежності від умов монтажу різна. Провіди випускаються в гумовій ізоляції (марки КПА), в свинцевій оболонці (КПС), в захисному обплетенні з дроту (КПП), у гнучкому виконанні (КПГО) та в тонкій свинцевій оболонці (КПБС).
Маркування доповнюється індексацією термопар, для яких дроти призначені. Відрізняються дроти забарвленням ізоляції електродів. Для того щоб у разі сумніву визначити, для яких термопар призначений даний компенсаційний провід, треба, відрізавши від нього шматок довжиною 1 м, спаявши або просто скрутивши два свинчені кінці дроту іприєднавши два інших кінця до затискачів вимірювального приладу, завантажити спаяні кінці в киплячу йоду. Величина т. е. д. с. має бути рівною т. е. д. с. тієї термопари при 100° З, на яку призначений компенсаційний провід.
Необхідно стежити, щоб плюс компенсаційних проводів був приєднаний до плюс термопари. Переплутування веде до подвоєння похибки на температуру вільних кінців. Неприпустимо користуватися компенсаційними проводами, призначеними для термопар іншого градуювання.
Перевірка термопар
Перевірка на робочому місці проводиться або за встановленим графіком, або у разі сумніву у правильності показань.
Як контрольний прилад застосовують платинородій-платинову термопару, забезпечену непростроченим свідоцтвом про повірку. Рекомендується мати градуювальний графік. д. с. - Температура, в якій враховані поправки відповідно до свідоцтва. Іншу термопару застосовувати не рекомендується, оскільки, наприклад, термопари ХА та ХК мають значно більші допуски на відхилення від номіналу, що робить сумнівними результати перевірки. Така заміна допустима, якщо умови перевірки (розміри агрегату, характеристика середовища) не дозволяють застосувати термопари ПП. При цьому контрольна термопара з неблагородних металів має пройти індивідуальне градуювання в лабораторних умовах та мати перевірочний графік.
В якості вимірювального приладу рекомендується застосовувати переносний потенціометр, наприклад типу ПП, який повинен мати непрострочене свідоцтво про повірку. Не слід замість потенціометра застосовувати пірометричний мілівольтметр, тому що він є приладом меншої точності і не забезпечує правильності перевірки. Основною вимогою при будь-якій перевірці є створення однакових температурнихумов для обох гермопар, а саме місця розташування робочих кінців мають імен, однакову температуру, умови теплопередачі від середовища термопарам та умови тепловідведення від робочих кінців термопар повинні бути однаковими. До отриманих результатів відліків додаються значення т.е. д. с, відповідні температурам вільних кінців як контрольної, так і термопар, що повіряється. Якщо температура вільних кінців нижча від нуля, то відповідна їй т.е. д. с. віднімається. За отриманими остаточними значеннями т.е. д. с. з відповідних графіків або таблиць визначаються значення температур для контрольної і повірної термопар. У разі великої розбіжності між результатами вимірювань термопара, що повіряється, демонтується і направляється для повірки в лабораторію.
Недоліком такої перевірки є те, що вона проводиться тільки в одній точці і іноді не вдається повністю виконати всі вимоги, необхідні для правильних результатів.
Перевірка в лабораторії проводиться у терміни, встановлені графіком перевірки або тоді, коли перевірка на робочому місці вказує на неприпустимі відхилення т.е. д. с. термопари від номіналу. Повірка термопар має проводитись відповідно до інструкції, яка є офіційним та обов'язковим документом. Нижче наведено найбільш характерні елементи перевірки в умовах заводської лабораторії.
Перевіряє вплив глибини занурення термопар у вимірюване середовище. При тривалій роботі у середовищі, температура якої наближається до максимально допустимої даної термопари, в електродах відбуваються зміни, що відбиваються на величині т.е. д. с. термопари. Ці зміни відбуваються у місці різкої зміни температури; їх характер різний залежно від типу (градуювання) термопари та максимальної температури, приякої вона знаходиться, причому при температурах нижче максимальної зміни неоднаково позначаються на величині т.е. д. с.
Наприклад, у термопарі хромель-алюмель при тривалому перебування в окисному середовищі при t = 982° С хромель ставав позитивним по відношенню до початкового хромелю, а алюмель негативним по відношенню до початкового алюмелю. В результаті нова термопара розвивала велику т.е. д. с, чим складена з електродів, що не працювали. Однак якщо при повірці термопару занурити в електричну піч, рівномірно нагріту до 982° С, але на велику глибину, ніж в експлуатації, поправка пр.і іриски дорівнюватиме нулю, так як місце змін перебуватиме в тому ж t = 982° С і не позначатиметься на величині т.е. д. с. термопари; якщо термопару ввести на меншу глибину, то поправка буде мати місце. Тому для визначення, чи відбулася зміна в електродах, потрібно термопару при повірці вводити електричну піч на меншу глибину.
Зміна т. е. д. с. не означатиме, що в умовах експлуатації була така ж похибка. Визначити фактичну похибку при експлуатації досить важко, тому що при перевірці не можна точно відтворити температурні перепади, що мали місце за експлуатацію. У всякому разі, термопару, в якій виявлені подібні зміни, слід вилучити. Потрібно відзначити, що у залізо-копелевої термопари зміна градуювання має зворотний знак, виправлення позитивне.
Поелектродна перевірка
Корисно порівняти працювали електроди з електродами тієї ж градуювання, але не були в експлуатації. Для цього складаються, наприклад, термопари платіородію з платинородієм і платини з платиною. Ці термопари перешкодять у середу, температуру якої можна виміряти лише приблизно, тавизначають величину та напрямок відхилення т.е. д. с. Алгебраїчна сума відхилень не повинна виходити із норм, встановлених для термопари. Цей спосіб застосовується, скажімо, тоді, коли відсутній зразковий вимірювальний прилад, наприклад потенціометр. При цьому має бути врахована глибина занурення термопар.
Пірометричний комплект (термоелектричний пірометр)
Третьою складовою пірометричного комплекту, крім термопар та сполучних проводів, є вимірювальні прилади.
З попереднього відомо, що величина т.е. д. с, що розвивається різними термопарами, невелика: так, для термопари хромель-копель максимум 66,8 мв досягається при t = 800" С. Поряд з цим потрібна висока точність вимірювання. Максимальна допустима похибка не може бути вище +1,5 % діапазону шкали Приладами, що задовольняють цим вимогам, є пірометричні мілівольтметри та потенціометри Обидва типи випускаються в різних модифікаціях залежно від умов експлуатації та вимог, які до них пред'явлені.