Bacaan suhu termokopel tidak tepat? Ini semua disebabkan oleh turun naik suhu simpang sejuk!

Dalam pengeluaran perindustrian harian, termokopel, sebagai veteran dalam pengukuran suhu, digunakan secara meluas dalam pelbagai-persekitaran suhu tinggi. Walau bagaimanapun, ramai jurutera mengalami sakit kepala: keputusan pengukuran yang tidak tepat. Punca utama, dalam 90% kes, terletak pada "pampasan suhu simpang sejuk."

I. Mengapakah pampasan simpang sejuk perlu?

Pengukuran suhu termokopel adalah berdasarkan "kesan termoelektrik": apabila dua logam berbeza membentuk litar, semakin besar perbezaan suhu antara kedua-dua hujung, semakin kuat potensi termoelektrik yang dijana (isyarat mV). Walau bagaimanapun, terdapat premis tersembunyi: jadual penentukuran termokopel ditetapkan pada suhu simpang sejuk t₀=0 darjah !

Jika suhu simpang sejuk (biasanya di kotak simpang) menyimpang dari 0 darjah, potensi termoelektrik akan menimbulkan ralat. Contohnya, dengan termokopel jenis K, untuk setiap peningkatan 10 darjah suhu simpang sejuk, ralat pengukuran meningkat kira-kira 2.5 darjah . Dengan mengandaikan suhu simpang sejuk sebenar ialah 30 darjah, tetapi sistem lalai kepada t₀=0 darjah, apabila mengukur objek pada 100 darjah, nilai yang dipaparkan mungkin hanya 70 darjah, ralat setinggi 30 darjah!

Sebuah loji kimia pernah mengalami kegagalan pampasan simpang sejuk di mana DCS memaparkan 800 darjah, manakala suhu relau pirolisis sebenar telah mencapai 950 darjah, menyebabkan tiub relau menjadi terlalu panas dan berubah bentuk, mengakibatkan kerugian yang teruk.

II. Kaedah Pampasan Common Cold Junction

Untuk menyelesaikan masalah turun naik suhu simpang sejuk, kaedah berikut biasanya digunakan:

1. Kaedah Wayar Kompensasi (Paling Biasa Digunakan)

Teras kaedah wayar pampasan ialah menggunakan wayar logam yang murah dengan ciri termoelektrik yang sama seperti termokopel untuk memanjangkan persimpangan sejuk dari-zon suhu tinggi ke bilik kawalan suhu-stabil (cth, 25 darjah ±5 darjah ).

Langkah berjaga-jaga: Wayar pemampas mesti sepadan dengan jenis termokopel (cth, termokopel jenis K-dengan wayar pemampas KX) dan memberi perhatian kepada "positif kepada positif, negatif kepada negatif". Sebuah loji janakuasa pernah mengalami salah penilaian suhu turbin melebihi 100 darjah disebabkan oleh sambungan wayar pampasan terbalik. Panjang wayar pampasan secara amnya tidak boleh melebihi 15 meter; jika tidak, pemancar suhu harus dipertimbangkan.

2. Kaedah Pampasan Jambatan

Apabila suhu simpang sejuk turun naik dengan ketara (cth, dalam pemasangan luar), wayar pampasan mungkin tidak mencukupi. Kaedah pampasan jambatan menggunakan jambatan tidak seimbang untuk menjana voltan, mengimbangi kesan variasi suhu simpang sejuk.

Nota Penting: Titik keseimbangan jambatan pampasan mesti ditetapkan kepada 0 darjah , dan bekalan kuasa mestilah stabil (turun naik Kurang daripada atau sama dengan 0.1%); jika tidak, ralat baru akan diperkenalkan. Sebuah loji keluli mengalami ralat pengukuran suhu melebihi 15 darjah disebabkan turun naik bekalan kuasa. Adalah disyorkan untuk menentukur sekurang-kurangnya sekali setahun.

3. Kaedah Mandi Ais (Biasa Digunakan di Makmal)

Persimpangan sejuk termokopel diletakkan dalam campuran air-ais untuk memastikan suhu malar 0 darjah . Kaedah ini menawarkan ketepatan yang tinggi tetapi mahal dan menyusahkan untuk diselenggara, terutamanya sesuai untuk pengukuran ketepatan di makmal.

4. Kaedah Pembetulan Pengiraan

Suhu simpang sejuk sebenar TH diukur, dan pembetulan dikira menggunakan formula EAB(T,0)=EAB(T,TH) + EAB(TH,0). Kaedah ini sesuai untuk sistem automatik atau pengukuran suhu-berasaskan komputer.

5. Kaedah Pampasan Perisian

Dalam sistem pengukuran suhu moden, penderia seperti termistor memantau suhu simpang sejuk, dan isyarat dimasukkan ke dalam komputer untuk pembetulan automatik melalui algoritma perisian. Kaedah ini fleksibel dan tepat, terutamanya sesuai untuk pengukuran suhu berbilang-titik.

III. Bagaimana Memilih Kaedah Pampasan Yang Paling Boleh Dipercayai dan Jimat?

Memilih kaedah pampasan simpang sejuk memerlukan pertimbangan menyeluruh terhadap turun naik suhu ambien, keperluan ketepatan dan kos:

Untuk persekitaran dalaman dengan turun naik suhu yang kecil (seperti bengkel suhu malar): Kaedah wayar pampasan digabungkan dengan pampasan automatik dalaman instrumen atau kaedah pembetulan pengiraan ialah pilihan yang agak menjimatkan dan boleh dipercayai. Ia boleh membawa simpang sejuk ke persekitaran yang stabil, dengan kos yang agak rendah dan pelaksanaan yang mudah.

Untuk tapak luar atau perindustrian dengan turun naik suhu yang besar: Kaedah wayar pampasan digabungkan dengan kaedah pampasan jambatan atau kaedah pampasan perisian adalah lebih dipercayai. Pampasan jambatan boleh bertindak balas secara dinamik kepada perubahan suhu, manakala pampasan perisian mempunyai ketepatan yang tinggi dan boleh mengendalikan situasi yang kompleks. Walaupun yang kedua mungkin mempunyai pelaburan awal yang lebih tinggi sedikit, ia boleh mengelakkan kerugian yang lebih besar yang disebabkan oleh ralat pengukuran dengan berkesan.

Untuk makmal atau aplikasi yang memerlukan ketepatan tinggi: Kaedah mandi ais mempunyai ketepatan tertinggi, tetapi juga kos tertinggi. Pilihan harus berdasarkan bajet dan keperluan ketepatan.

IV. Senarai Semak Praktikal

Sebelum melaksanakan pengukuran suhu, adalah dinasihatkan untuk menyemak perkara berikut dengan cepat:

Adakah model wayar pampasan serasi sepenuhnya dengan termokopel?

Adakah kotak simpang terletak jauh dari sumber haba ( Lebih daripada atau sama dengan 50cm)? Adakah terdapat penebat haba?

Jika menggunakan jambatan pampasan, bilakah penentukuran terakhir?

Dalam persekitaran operasi, adakah suhu simpang sejuk turun naik lebih daripada 5 darjah/j? (Jika ya, pertimbangkan skim pampasan yang lebih stabil atau langkah kawalan suhu.)

Adakah tetapan suhu simpang sejuk lalai dalam DCS/instrumen paparan sistem pengukuran anda 0 darjah? (Tetapan memerlukan pengesahan.)