Сделай Сам Свою Работу на 5

Принцип действия и область применения термопар

Научно-производственное предприятие

«Системы контроля»

Руководство для пользователей

По применению приборов Термодат

 

 

Пермь 2005

 

Руководство для пользователей по применению приборов Термодат

 

Системы контроля; Пермь, 2005 – 73 с.

 

Руководство предназначено для пользователей приборов Термодат и содержит рекомендации по применению приборов Термодат в составе технологических установок. Содержит описание общих принципов измерения и регулирования температуры объектов, описаны методики применения различных термопреобразователей, описаны методы регулирования температуры и даны рекомендации по подбору параметров регулирования, описаны методы объединения приборов в сеть и обмен данными с прикладными компьютерными программами.


ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение. 5

1. Подключение датчиков к входам приборов Термодат. 5

1.1. Термопарные термопреобразователи. 5

1.1.1. Принцип действия и область применения термопар. 5

1.1.2. Подключение термопар к приборам Термодат. 7

1.2. Термометры сопротивления. 7

1.2.1. Принцип действия и область применения. 7

1.2.2. Подключение термосопротивлений к приборам Термодат. 9

1.3. Подключение датчиков с токовым выходом.. 10

1.4. Подключение пирометров к приборам Термодат. 10

1.5. Список датчиков, применяемых с приборами Термодат. 10

1.6. Измерение температуры приборами Термодат. 11

2. Методы регулирования температуры и их реализация в приборах Термодат. 11

2.1. Анализ объекта. 11

2.2. Позиционный метод регулирования температуры.. 11

2.3. Пропорциональный метод регулирования температуры c постоянной составляющей мощности 13

2.4. ПИД – закон регулирования температуры.. 15

2.5. Рекомендации по настройке параметров ПИД – закона. 17

2.6. АвтоПИД.. 18

3. Подключение нагрузки к выходам приборов Термодат. 20

3.1. Методы управления мощностью, подаваемой на объект регулирования. 21

3.2. Подключение нагрузки релейным выходам.. 21

3.3. Подключение нагрузки к симисторным выходам.. 21

3.4. Подключение нагрузки к транзисторным выходам через силовые блоки типа СБ.. 22



3.5 Управление аварийными ситуациями и дополнительным оборудованием при помощи приборов Термодат. 22

4. Работа с приборами Термодат через компьютерный интерфейс. 23

4.1. Подключение приборов Термодат к компьютеру через COM или USB -порт. 23

4.2. Протокол обмена Термодат. 24

4.3. Протокол обмена MODBUS. 24

4.5. Краткий обзор компьютерных программ для работы с приборами Термодат. 28

5. Архивы в приборах Термодат. 29

5.1. Загрузка архивов по протоколу Термодат. 30

5.2. Доступ к архивам по протоколу MODBUS. 31

Приложения. 32

1. Номенклатура приборов Термодат. 32

1.1. Промышленные регуляторы температуры с универсальным входом.. 32

1.2. Многоканальные промышленные регуляторы температуры.. 34

1.3. Программные регуляторы. Регулирование температуры по заданному графику. 36

1.4. Электронные самописцы. Регуляторы температуры с графическим дисплеем.. 38

1.5. Программные регуляторы c графическим дисплеем. Электронные самописцы. 40

1.6. Регуляторы температуры с большим количеством каналов. 41

1.7. Программные регуляторы температуры с большим количеством каналов. 43

1.8. Многоканальные приборы для измерения температуры.. 45

1.9. Приборы для отопления, горячего водоснабжения и вентиляции. 48

1.10. Вакууметры.. 50

1.11. Измерители и регуляторы для специальных применений. 51

1.12. Таймеры, реле времени, счетчики, тахометры, регуляторы частоты вращения. 54

1.13. Коммандоаппараты, приборы управления, приборы автоматики. 56

1.14. Измерители длины кабелей, проводов, тканей, труб, шлангов, ленточных материалов и других протяженных изделий. 59

1.15. Тиристорные и симисторные силовые блоки типа СБ. 61

2. Номенклатура термопреобрпазователей. 63

2.1. Термопары.. 63

2.2. Бескорпусные термопары.. 67

2.3. Термометры сопротивления. 68

2.4. Удлинительные провода для термопар и термометров сопротивления. 71

4. Инструкция по использованию таблиц НСХA.. 72

5. Инструкция по монтажу приборов Термодат. 72


Введение

 

Приборы Tермодатпредназначены для измерения и регулирования температуры в различных технологических установках: термопечах, термопластавтоматах, литейных машинах и т.д. Как правило, приборы являются многоканальными, т.е. могут измерять и регулировать температуру в нескольких точках.

Каждый конкретный экземпляр прибора может быть настроен достаточно гибко, чтобы применять его для решения разных задач. Измерение входных сигналов, регулирование температуры и другие действия выполняются микропроцессором. Программа, которую исполняет процессор, имеет параметры, определяемые типом применяемых датчиков, типом выходов и т.д. Пользователь должен модифицировать эти параметры при подключении разных типов датчиков, при применении различных способов регулирования температуры или, например, при задании частоты сохранения данных в архиве.

Для начала работы с прибором совсем необязательно задавать все параметры, т.к. приборы сконфигурированы на предприятии и большинство параметров уже установлены в нужное состояние. Всегда имеется возможность быстро восстановить заводские настройки.

 

Подключение датчиков к входам приборов Термодат

 

ПриборыТермодат оснащаются универсальными входами, к которым с одинаковым успехом для измерения температуры подключить термопару или термометр сопротивления. Для измерения других величин (давления, влажности и т.п.) можно подключать датчики, выдающие сигнал в виде напряжения (0 до 40 мВ) или тока (0 до 20 мА), пропорционального соответствующей измеряемой величине.

Приборы с универсальными входами имеют в идентификационной строке фрагмент УВ. Все универсальные входы могут использоваться независимо друг от друга, т.е. одновременно с одним прибором на разных каналах можно применять термопары, термометры сопротивления и другие датчики.

В некоторых моделях приборов Термодат входы не универсальны, а ориентированы только на термопары или только на термометры сопротивления.

 

Термопарные термопреобразователи

 

Принцип действия и область применения термопар

 

Термопарой называется датчик температуры, состоящий из двух соединенных между собой разнородных по материалу металлических проводников. Действие термопары основано на явлении Зеебека.

Если спаи проводников А и В находятся при разных температурах Т1 и Т2, то термоэдс Е возникающая в цепи термопары, однозначно определяется этими температурами и материалом проводников.

Зная эту зависимость и измерив термоэдс с помощью подходящего прибора, можно определить температуру Т2 «горячего» спая при условии, что температура Т1 «холодного» спая известна.

Термопара - это один из наиболее распространенных и удобных датчиков температуры. В сочетании с электроизмерительным прибором она образует термоэлектрический термометр. Достоинствами термопары являются простота изготовления, высокая надежность и хорошая точность измерений, малые габариты, малая инерционность и отсутствие дополнительных источников питания. Термопара сама является источником эдс. Точность определения температуры у некоторых термопар достигает 0,01 К. Характеристики термопар наиболее подходят для измерения температур до 1000 °С. При температурах выше 1000 °С термопары более надежны, чем другие виды термометров, и только при температурах выше 1600 °С термопары уступают оптическим пирометрам.

Основным недостатком термопар следует признать малую величину термоэдс и нелинейную зависимость ее от разности температур ∆T = Т2 - Т1. Как правило, функциональная зависимость Е =f(Т2) выражается в виде полиномов. Степень полинома изменяется в широких пределах (от трех до четырнадцати) в зависимости от типа термопары и диапазона температур. Подробные таблицы и значения полиномиальных коэффициентов можно найти в справочниках, например, в электронном приложении к данному изданию имеются файлы Excel – формата, содержащие таблицы термоэдс для основных видов термопар.

Линейная связь наблюдается только для небольших интервалов температур, ширина которых зависит от типа термопары. Как правило, этот интервал составляет несколько десятков градусов. В этом случае справедливо соотношение Е = α ∆T , где α - удельная термоэдс. Удельная термоэдс также зависит от материала термопарных проводов и диапазона температур и составляет обычно 20 - 60 мкВ/К. Точное измерение таких малых электрических сигналов представляет довольно сложную проблему.

Наряду с дифференциальной термопарой ВАВ, схематично изо­браженной на рис.1.1, (а), широкое применение получили термо­пары одинарные типа АВ рис. 1.1(б), у которых имеется только один спай, назы­ваемый рабочим. Особенностью такого датчика явля­ется то, что в измерительную цепь оказываются включенными после­довательно не одна, а три термоэдс. Дело в том, что все электроизме­рительные приборы имеют медные клеммы (разъемы), к которым под­соединяются медные или удлинительные компенсационные провода. Компенсационные провода как бы удлиняют термопару, выносят хо­лодный спай из зоны относительно высоких и переменных температур в зону с низкой температурой. В местах контактов компенсационных про­водов с медными клеммами (или медными проводами) образуются спаи дополнительных термопар, термоэдс которых складывается с термоэдс рабочей термопары. Результирующий сигнал, измеряемый милливольтметром, равен алгебраической сумме трех эдс и зависит не только от температуры T рабочего спая, но и от температуры То, при которой находятся контакты. Как правило, эти контакты помещаются в термостат, поддерживающий температуру То постоянной. Стандартным значением температуры То считается 0°С. Табличные значения эдс термопар, которые приведены в справочни­ках, соответствуют именно этому условию.

Строго говоря, в случае с дифференциальной термопарой на клеммах прибора также образуются спаи дополнительных термопар, но эти термопары одинаковы по мате­риалу и включены навстречу друг другу. Их эдс взаимно компенси­руются, если температура клемм одинакова. В случае с одиночной термопарой такой компенсации нет, и необходимо принимать меры для термостатирования клемм и введения корректирующих попра­вок.

Ниже, в табл.1 приведен список некоторых рас­пространенных термопар с их характеристиками. Выбор той или иной термопары определяется обычно верхним пределом из­мерения температуры.

При измерении температур до 1000°С чаще всего применяется хромель-алюмелевая (ХА) термопара. Кроме того, эта термопара обладает высокой удельной термоэдс и с успехом может применяться в широком диапазоне темпе­ратур, включая минусовые.

При измерении высоких температур наилучшие результаты дает использование платино-платинородиевой (ПП) термопары. Она наиболее устойчива к действию аг­рессивных сред и наименее подвержена старению.

Наибольшую удельную термоэдс обеспе­чивает хромель-копелевая (ХК) термопара.

Медь-константановая термопара (особенно дифференциальная) широко ис­пользуется при измерениях низких температур. Достоинством термо­пары является простота изготовления. Дифференциальная медь-константановая термопара изготовляется так, чтобы свободные мед­ные концы термопары соединялись с медными же удлинительными проводами. В этом случае не требуется ни компенсационных проводов, ни стабилизации температуры свободных концов и обеспечиваются наилучшие условия для измерения малых разностей температур.



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.