Способ проверки соответствия сигналов термоэлектрических преобразователей действительным значениям температуры

 

Изобретение относится к измерениям температуры термоэлектрическими преобразователями (ТЭП) и может быть использовано для их бездемонтажной проверки в процессе эксплуатации. Способ проверки соответствия сигналов термоэлектрических преобразователей действительным значениям температуры реализуется путем применения в конструкции ТЭП трех термоэлектродов - двух основных термоэлектродов и одного дополнительного термоэлектрода. С помощью дополнительного термоэлектрода устанавливают отклонение термоэлектрических характеристик основных термоэлектродов от исходных значений и определяют действительное значение измеряемой температуры. Способ предоставляет возможность определения действительного значения температуры. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к измерениям температуры термоэлектрическими преобразователями (ТЭП) и может быть использовано для их бездемонтажной проверки (калибровки) в процессе эксплуатации.

Известен способ проверки (поверки) ТЭП, осуществляемый на поверочных установках по ГОСТ 8.338-78 (Термопреобразователи технических термоэлектрических термометров. Методы и средства поверки). Поверка производится путем сличения показаний проверяемого ТЭП с показаниями эталонного ТЭП.

Недостатками известного способа являются: 1. Поверка ТЭП, находящихся в эксплуатации, требует их демонтажа с места установки, что не всегда возможно в период непрерывной эксплуатации объекта измерений по каким-либо техническим причинам.

2. Поверка ТЭП проводится в условиях, отличных от условий эксплуатации (длина нагреваемой части ТЭП, отличие перепадов температур по его длине и пр. ), что может приводить к существенной ошибке (см. Даль А. Стабильность термопар из неблагородных металлов. Сб. статей "Методы измерения температуры". Изд. ин. лит., М., 1954 г.).

3. При поверке ТЭП из неблагородных металлов в диапазоне температур от 0 до 1800^oC большое число ступеней поверочной схемы приводит к погрешности, достигающей 15^oC (см. Саченко А.А. Методы повышения точности измерения температуры термоэлектрическими преобразователями. Ж. Измерения, контроль, автоматизация, N 2 (58), 1986 г.).

4. Согласно, например Программe и методикe продления назначенного ресурса термопреобразователей, эксплуатируемых на АЭС с реакторами типа ВВЭР-1000 и ВВЭР-440/БАУИ 405222.005 ПМ, 1991, поверка ТЭП производится периодически через установленные регламентом интервалы времени (до 25000 ч), что не обеспечивает постоянства контроля за действительным значением температуры и своевременное внесение необходимых поправок.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является Способ проверки достоверности показаний термоэлектрического преобразователя (см. патент РФ N 2079824), заключающийся в том, что проверка достоверности показаний ТЭП реализуется путем применения в конструкции ТЭП не менее трех разнородных термоэлектродов с известными термоэлектрическими характеристиками, производят градуировку каждой образованной термоэлектрической пары, полученный многоэлектродный ТЭП помещают на объект измерений, измеряют с помощью каждой входящей в ТЭП пары, значение температуры в градусах, результаты сравнивают между собой и по совпадению или несовпадению значений температуры, полученной от каждой пары, делают заключение о достоверности показаний ТЭП в целом.

Основным недостатком способа-прототипа является невозможность определения действительного значения температуры.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Сущность изобретения состоит в том, что для решения указанной задачи в конструкцию пар ТЭП входят три разнородных термоэлектрода, ТЭП устанавливают на объект измерения и определяют температуру пар ТЭП, в которых применяют пары ТЭП из двух основных термоэлектродов и одного дополнительного термоэлектрода, причем дополнительный термоэлектрод имеет устойчивую или изменяющуюся во времени по известному закону термоэлектрическую характеристику применительно к условиям эксплуатации (например, железо, никель, платина и др.), производят калибровку основной термоэлектрической пары ТЭП, устанавливают зависимость термоЭДС от температуры для каждого основного термоэлектрода в паре с дополнительным термоэлектродом (E₁ = f₁(t^o) и E₂ = f₂(t^o), т.е. зависимости I и II на фиг. 1 соответственно, определяют температуру основной пары ТЭП (t₀) согласно исходной характеристике, измеряют термоЭДС каждого из основных термоэлектродов в паре с дополнительным термоэлектродом, сравнивают их значения с исходными характеристиками для полученного значения температуры (t₀) основной пары термоэлектродов ТЭП и по их совпадению или несовпадению делают заключение о соответствии или несоответствии сигнала ТЭП действительному значению температуры. Если измеренные значения термоЭДС не совпадают с исходными характеристиками, то определяют отклонение измеренного значения температуры от действительного, выполняя следующие операции: по измеренным значениям термоЭДС E₁ и E₂ каждого из основных термоэлектродов в паре с дополнительным термоэлектродом находят соответствующие им значения температур по исходным зависимостям E₁ = f₁(t) и E₂ = f₂(t) (t₁ и t₂, соответственно), находят разности температур между значениями температуры каждого из основных термоэлектродов в паре с дополнительным термоэлектродом и температурой t₀ : Δt₁ = t₁ - t₂ и Δt₂ = t₂ - t₀. Сумма полученных значений Δt₁+Δt₂ с учетом их знаков и будет равна отклонению измеренного значения температуры t₀ от действительного значения t_д. Если измеренные значения термоЭДС положительного и отрицательного основных термоэлектродов относительно дополнительного термоэлектрода лежат ниже соответствующих им исходных значений на характеристиках E₁ = f₁(t) и E₂ = f₂(t) (точки 1 и 2, соответственно), то полученное значение отклонения согласно фиг.1 будет положительным, если же выше, то значение отклонения согласно фиг.2 будет отрицательным. В первом случае показания ТЭП занижены и для получения действительного значения температуры t_д полученную величину отклонения следует прибавить к значению температуры t₀, во втором случае ТЭП дает завышенные показания, поэтому значение полученного отклонения следует вычесть из значения t₀.

В таблице в качестве примера представлены результаты лабораторной проверки ТЭП, снятого с эксплуатации на одном из промышленных предприятий. Проверяемый ТЭП градуировки ХА имел термоэлектроды из хромелевой и алюмелевой проволоки диаметром 3,2 мм. Исходные характеристики приняты согласно ГОСТ 1790-663 ("Проволока для термоэлектродов термопар из сплавов хромель Т, алюмель и копель"). В качестве дополнительного электрода использовалась проволока диаметром 0,5 мм из платины по ГОСТ 10821-64 ("Проволока для термоэлектродов термопар из химически чистой платины и сплавов платины с родием").

Проверка показаний ТЭП производилась на нескольких уровнях температуры, которая контролировалась эталонным платинородий-платиновым ТЭП. Результаты проверки приведены в таблице.

Формула изобретения

1. Способ проверки соответствия сигналов термоэлектрических преобразователей (ТЭП) действительным значениям температуры, заключающийся в том, что в конструкцию пар ТЭП входят три разнородных термоэлектрода, ТЭП устанавливают на объект измерения и определяют температуру пар ТЭП, отличающийся тем, что применяют пары ТЭП из двух основных термоэлектродов и одного дополнительного термоэлектрода, причем дополнительный термоэлектрод имеет более стабильные по сравнению с основными термоэлектродами термоэлектрические характеристики применительно к условиям эксплуатации, производят калибровку основной термоэлектрической пары ТЭП, устанавливают зависимости термоЭДС от температуры для каждого основного термоэлектрода в паре с дополнительным термоэлектродом, определяют температуру основной пары термоэлектродов проверяемого ТЭП, измеряют термоЭДС каждого из основных термоэлектродов в паре с дополнительным термоэлектродом, сравнивают их значения с исходными характеристиками для полученного значения температуры основной пары термоэлектродов ТЭП и по их совпадению или несовпадению делают заключение о соответствии или несоответствии сигнала ТЭП действительному значению температуры.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по полученным значениям термоЭДС каждого из основных термоэлектродов в паре с дополнительным термоэлектродом по соответствующим для каждого из них исходным зависимостям находят значения температуры, вычитают из полученных значений значение температуры, полученное с помощью основной пары термоэлектродов ТЭП, результаты складывают с учетом полученных знаков, получают величину отклонения от измеренного значения температуры проверяемым ТЭП, которое соответственно полученному знаку суммируют со значением температуры, полученным с помощью основной термоэлектрической пары ТЭП, получают действительное значение температуры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3