Программа Агрегаты электростанций и газоперекачивающих систем
 Скачать 405.96 Kb.
|
  Подразделение: Инженерная школа энергетики Отделение: НОЦ И.Н. Бутакова Направление подготовки: 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» Программа: Агрегаты электростанций и газоперекачивающих систем «Исследование метрологических характеристик и поверка термоэлектрических преобразователей» ______________ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 по дисциплине: Метрология, стандартизация и сертификация
Томск - 2023 Описание принципа работы ТЭП и процедуры его поверки Термоэлектрический преобразователь – измерительный преобразователь температуры, основанный на термоэлектрическом эффекте. Термоэлектрический эффект заключается в генерировании термоэлектродвижущей силы (ТЭДС), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов или сплавов образующих часть одной и той же сети. Пара проводников из разнородных материалов, соединенных на одном конце и образующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры, называется термопарой. На рис. 1 показана конструкция типичного термоэлектрического преобразователя. ТЭП включает в себя спай термопары 1, электроизоляционную конструкцию (керамические бусы/трубки) 2, защитный чехол 3, головку 4 и клеммы 5 для подключения компенсационных проводов.  Рисунок 1 – Конструкция термоэлектрического преобразователя: 1 – спай термопары; 2 – электроизоляционная конструкция; 3 – защитный чехол; 4 – головка ТЭП; 5 – клеммы Поверкой термоэлектрического преобразователя называется совокупность операций, выполняемых для подтверждения соответствия поверяемого ТЭП метрологическим требованиям. Поверка включает в себя внешний осмотр преобразователя, проверку электрической прочности изоляции, электрического сопротивления изоляции и другие виды работ. Однако, наиболее важной операцией при поверке ТЭП является определение ТЭДС при заданных значениях температуры, при этом, полученные градуировочные характеристики должны соответствовать номинальным статическим характеристика ТЭП в пределах допускаемых отклонений ТЭДС. При поверке ТЭДС должна быть определена не менее чем при четырех значениях температуры. Для поверки ТЭП используются эталонные средства измерений (ртутные стеклянные термометры; эталонные платинородий-платиновые и платинородий-платинородиевые ТЭП), а также различные вспомогательные средства. Допускаемые отклонения ТЭДС от номинальных значений приведены в таблице 1. Таблица 1 – Допускаемые отклонения ТЭДС  где t – значение измеряемой температуры, °C [1]. Описание лабораторной установки Лицевая панель лабораторной установки показана на рис. 2. Поверочная установка включает печь, в которую помещены термоэлектрические преобразователи с НСХ K (ХА), L (ХА), S (ПП). На лицевой панели установки размещены клеммы указанных ТЭП: 1 – клеммы поверяемого ТЭП; 2 – клеммы эталонного ТЭП. Измерительная система, включающая в себя ТЭП с НСХ типа K (ХА) и пирометрический милливольтметр 5 предназначена для регулирования температуры в печи. Положение нижней (красной) стрелки милливольтметра соответствует заданному значению температуры, положение верхней стрелки (черной) – текущему значению температуры в печи. Амперметр 6 предназначен для определения тока в цепи питания печи.  Рисунок 2 – Схема лабораторной установки: 1 – клеммы поверяемого ТЭП (НСХ L); 2 – клеммы эталонного ТЭП (НСХ S); 3 – эталонный калибратор; 4 – клеммы вспомогательный ТЭП; 5 – пирометрический милливольтметр; 6 – амперметр; 7 – тумблер включения питания установки; 8 – тумблер включения печи Включение питания сети и печь осуществляется с помощью тумблеров 7 и 8 соответственно. В качестве эталонного калибратора 3 используется эталонный калибратор типа Метран-510-ПКМ. Виды на верхнюю и лицевую панели калибратора показаны на рис. 3 и 4 соответственно. Предел допускаемой основной приведенной погрешности при измерении и генерации напряжения постоянного тока в диапазоне от 0 до 100 мВ составляет (0,015 % + 5 мкВ); при измерении и генерации постоянного тока – (0,015 % + 0,25 мкА).  Рисунок 3 – Вид на верхнюю панель калибратора: 1 – вход кабеля U; 2 – вход кабеля I; 3 – разъем для подключения кабеля блока питания; 4 – вход кабеля R или термозонда; 5 – общий разъем (-) для U/I; 6 – выход кабеля R или термозонда; 7 – разъем подключения кабеля RS 232; 8 – выход кабеля I; 9 – выход кабеля U  Рисунок 4 – Вид на лицевую панель калибратора: 1 – кнопка «Вверх»; 2 – кнопка «Вправо»; 3 – кнопка «Влево»; 4 – кнопка «Ввод»; 5 – кнопка включения/выключения питания; 6 – кнопка «Влево»; 7 – цифровые кнопки; 8 - дисплей Порядок проведения поверки Для каждого значения температуры определить среднее значение ТЭДС (отдельно для поверяемого и эталонного ТЭП) по формуле:  (1.1)где Ei – ТЭДС, соответствующая температуре ti. Определить величину поправки на температуру свободных концов Eпопр поверяемого и эталонного ТЭП. Значение величины поправки численно равно значению ТЭДС, соответствующей температуре наружных концов и определяется по таблицам НСХ для каждого ТЭП. Вычислить приведенное значение ТЭДС (отдельно для каждого ТЭП) по формуле:  (1.2)По приведенному значению ТЭДС эталонного ТЭП, используя таблицы НСХ для термопары типа S, определить действительную температуру в печи. Для значений действительной температуры в печи по таблицам НСХ для термопары типа L определить номинальные значения ТЭДС  для поверяемого ТЭП.Определить абсолютную погрешность по формуле:  (1.3)Для поверяемого ТЭП определить значение допускаемого отклонения ТЭДС по формуле:  , (1.4)где ∆tд – допускаемое отклонение от НСХ, определяемое по таблице 1.1; S – чувствительность преобразователя при измерении температуры ti, определяемая соотношением:  где величина dt принимается, как правило, равной 10 °С. Графически чувствительность показана на рис. 1.4.  Рисунок 5 – Определение чувствительности ТЭП Сравнить полученные значения отклонения ТЭДС от НСХ с допускаемым значением отклонения и сделать вывод. Если хотя бы одно значение погрешности превышает допускаемое, термоэлектрический преобразователь не годен для измерений. Протокол поверки Протокол (первичной, периодической) поверки № __1__ ненужное зачеркнуть термопреобразователя типа ____ТХК____ от «_15__» ______февраля_____ _2023____ г. ЭТАЛОННЫЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ  РЕЗУЛЬТАТЫ ПОВЕРКИ  ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПОВЕРКИ
Ответы на контрольные вопросы 1) Какой выходной сигнал имеют термоэлектрические преобразователи? Выходным сигналом термоэлектрического преобразователя является значение ТЭДС. 2) Какие эталонные средства могут использоваться при поверке термоэлектрических преобразователей и почему? При поверке термоэлектрических преобразователей могут использоваться эталонные средства измерений (ртутные стеклянные термометры; эталонные платинородий-платиновые и платинородий-платинородиевые ТЭП), а также различные вспомогательные средства. Они могут использоваться, потому что допускаемые значения отклонения ТЭДС от НСХ будут малы. 3) Дайте определение чувствительности измерительного преобразователя. Чувствительность измерительного преобразователя – характеристика, количественно выражаемая отношением приращений физических величин на выходе и входе измерительного преобразователя. 4) Для чего рассчитывается поправка на температуру свободных концов термопар? При градуировке ТЭП температура свободных концов обычно поддерживается постоянной и равной t0 = 0 °С. При измерении температуры в практических условиях температура свободных концов, в большинстве случаев, поддерживается постоянной, но не равной 0 °С. С изменением температуры свободных концов изменяется термо - ЭДС термоэлектрического термометра, что и вызывает необходимость введения поправки. 5) Что называется номинальной статической характеристикой ТЭП? Зависимость развиваемой термопреобразователем термо-ЭДС от температуры рабочего спая t при нулевой температуре свободных концов называется номинальной статической характеристикой преобразования (НСХ). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||