Розробка та дослідження температурної моделі самокаліброваних датчиків, аналіз їх конструкції на базі одного та двох реперних металів з нагрівачем та без нагрівача. Розробка алгоритму самокалібрування датчиків в умовах стаціонарного теплового режиму.
Аннотация к работе
Забезпечення оперативного контролю теплофізичних параметрів технологічних установок, а саме вимірювання температури на обєктах підвищеного ступеня ризику здійснюється автоматизованими системами термоконтролю. Засоби контактної термометрії в силу своєї простоти в експлуатації, економічності, достатньої надійності дуже широко застосовуються для вимірювання температури у різних середовищах. Вимоги до точності температурних вимірювань засобами контактної термометрії на цих обєктах досить високі: так, в системах температурного контролю в контурах АЕС вимірювання температури в діапазоні від 155 ?С до 320 ?С повинно виконуватись з похибкою ? (0,2-0,5) ?С; в парогенераторах ТЕС - в діапазоні температур пара від 535 ?С до 565 ?С з похибкою ? 1 ?С. Вирішення цієї задачі пропонується здійснити шляхом комплексної повірки (калібрування) вимірювальних каналів за допомогою портативного калібратора температури та застосуванням самокаліброваних датчиків температури (СДТ). Мета дослідження - підвищення точності температурних вимірювань засобами контактної термометрії, які встановлено у важкодосяжних місцях на обєктах підвищеного ступеня ризику в умовах експлуатації.На підставі виконаних досліджень визначені основні фактори, які мають значний вплив на нестабільність градуювальних характеристик первинних перетворювачів: зміни складу термоелектродів внаслідок поглинання елементів зовнішньої газової атмосфери (виникнення оксидів, карбідів, нітридів, розчинення газів), переносу компонентів ізоляції, захисної арматури на термоелектроди та ін.; структурні зміни у термоелектродах внаслідок температурних, іонізаційних, механічних та інших впливів, в тому числі термоциклювання, виникненні напруженого стану; виникненні в процесі експлуатації дефектів робочого злюту. Розділ 2 присвячено дослідженню теплової моделі малогабаритної реперної точки на основі двох реперних металів з нагрівачем та розробці експериментальної конструкції СДТ. Рівняння теплового балансу має вигляд: (1) де Qоб(?) - управляючий тепловий вплив, Соб - повна теплоємність обєкту, який піддається термостабілізації, ?об.к - теплові провідності між первинним перетворювачем та камерою, ?об.с - теплові провідності між камерою та діагностуючим середовищем, тоб(?), tк(?) та тс(?) - температури обєкту, камери міні калібратора та середовища. Для експериментальних досліджень метрологічних характеристик СДТ було розроблено та виготовлено експериментальні зразки малогабаритних ампул з одним реперним металом без нагрівача: галій - рис.2; цинк та олово, корпус - з полікристалічного Al2O3 рис.3; олово, корпус виконано з сталі 12Х18Н10Т - рис.4, а також на базі двох реперних металів олова та цинка з нагрівачем, корпус виконано з сталі 12Х18Н10Т - рис.5. Дослідження експериментальних даних показали: тривалість плато плавлення склала 24 хв.; плато тверднення - 30 хв.; температура перегріву порядка 10 ?C; витримка в расплавленому стані - 12 хв.; швидкість нагрівання - 1,3 ?С/хв.; швидкість охолодження склала 0,35 ?С/хв.; суперохолодження приблизно дорівнює 0,7 ?C; нестабільність відтворення плато тверднення визначалось як СКВ температурного плато на ділянці, яка складає 30 % від тривалості плато на початку твердіння та дорівнює 2,25 МКВ, що в температурному еквіваленті складає 0,056 ?C; нестабільність відтворення плато плавлення визначалось на ділянці плато, яка складає 20 % від тривалості плато в кінці плавлення і дорівнює 2,5 МКВ (0,063 ?C); температура плато плавлення відрізняється від температури плато тверднення на 0,03 ?C, тому що різниця швидкості нагрівання порівняно зі швидкістю охолодження складає більш, ніж три рази та обумовлена, напевне, наявністю домішок в реперному металі.У дисертації на основі теоретичних та експериментальних досліджень вирішена актуальна науково-практична задача підвищення точності температурних вимірювань засобами контактної термометрії, які встановлено у важкодосяжних місцях на обєктах підвищеного ступеня ризику в умовах експлуатації, а також безпосередньо в умовах технологічних процесів. проведено експериментальні дослідження метрологичних характеристик СДТ в пасивному режимі (в якості вимірювача температури), які показали можливість підвищення точності та вірогідності температурних вимірювань в умовах експлуатації та корегування показань стандартних ЗВТ за показами СДТ; експериментальні дослідження метрологічних характеристик СДТ в активному режимі показали можливість проведения бездемонтажного калібрування ПВП та вимірювального каналу в цілому; досліджено метрологічні характеристики та отримано результати калібрування СДТ в двох реперних точках олова та цинку, які показали можливість підвищення точності вимірювань температури (в вісім разів) в діапазоні від 231,928 ?C до 419,527 ?C за рахунок отримання індивідуальної градуювальної характеристики ПВП; досліджено метрологічні характеристики портативного калібратора температури ТС-660, які показали високу стабільність підтримання температури, достатню для проведення робіт з градуювання датчиків темпера