Знания || Анализ неисправностей приборов измерения температуры

Thread Content

1. Терморезистивные термометры: распространенными неисправностями промышленных терморезисторов являются их разрыв и замыкание. Обычно происходит перерыв в работе, и это связано с тем, что нагревательные нити довольно тонкие. Отключение цепи и короткое замыкание легко определить с помощью режима «×1Ω» тестера. Если измеренное сопротивление меньше значения R0, то, возможно, имеется место короткое замыкание ； Если мультиметр показывает бесконечное значение, можно сделать вывод, что резистор разорван. Сбой замыкания в резисторе обычно легко устраняется: достаточно лишь не нарушать длину и толщину нити резистора, найти место замыкания, высушить его и улучшить изоляцию. Для ремонта разрыва в резисторе необходимо изменить длину нити сопротивления, что влияет на значение сопротивления; поэтому лучше заменить резистор на новый. Если же используется метод сварки для ремонта, то после сварки необходимо провести проверку, чтобы убедиться в её качестве, прежде чем использовать устройство. Распространенные неисправности систем измерения температуры с использованием терморезисторов и способы их устранения приведены в следующей таблице: 2. Правильное использование термопар для измерения температуры позволяет не только получать точные значения температуры, что обеспечивает качество продукции, но также сокращает расход материалов на термопары. Это позволяет сэкономить средства и при этом сохранить высокое качество продукции. Помимо распространенных ошибок, вызванных неправильным подключением компенсирующего провода, его неправильным использованием и ослаблением соединений (способы устранения: правильное использование компенсирующего провода, затягивание контактов), существуют также ошибки, связанные с неправильной установкой, теплопроводностью и временной задержкой. Это основные ошибки, с которыми сталкиваются термопары в процессе эксплуатации. 2.1. Ошибки, возникающие из-за неправильной установки, такие как то, что положение и глубина вставки термопары не отражают реальную температуру в камере печи. Другими словами, термопару не следует устанавливать слишком близко к дверцам и местам нагрева; глубина её вставки должна составлять не менее 8–10 раз диаметра защитной трубки ； Из-за отсутствия изоляционного материала в пространстве между защитной оболочкой термопары и стенками печи происходит утечка тепла или проникновение холодного воздуха. Поэтому пространство между защитной оболочкой термопары и отверстиями в стенках печи необходимо заполнить изоляционным материалом, таким как огнестойкая глина или асбестовые веревки, чтобы предотвратить конвекцию холодного и горячего воздуха, что может повлиять на точность измерения температуры ； Холодный конец термопары слишком близок к корпусу печи, из-за чего температура превышает 100℃ ； Установка термопар должна осуществляться таким образом, чтобы избегать сильных магнитных и электрических полей. Поэтому термопары не следует размещать в одном кабеле вместе с энергетическими кабелями, чтобы не возникало помех, приводящих к ошибкам ； Термопары нельзя устанавливать в зонах с слабым потоком исследуемой среды. При измерении температуры газа в трубе с помощью термопары её необходимо установить в направлении, противоположном направлению потока газа, при этом она должна полностью соприкасаться с газом. 2.2. Погрешности, возникающие из-за ухудшения изоляции: если изоляция термопары повреждена, или защитная трубка и пластина для кабелей сильно загрязнены или покрыты соляными отложениями, это приводит к плохой изоляции между элементами термопары и стенками печи. Эта проблема усугубляется при высоких температурах. Это не только приводит к снижению термоэлектрического потенциала, но и вызывает помехи. Погрешности, возникающие в результате этого, могут достигать сотен единиц. 2.3. Ошибка, обусловленная тепловой инерцией, возникает из-за того, что тепловая инерция термопары приводит к тому, что показания прибора отстают от изменений температуры, которую он измеряет. Этот эффект особенно заметен при быстрых измерениях. Поэтому следует использовать термопары с как можно более тонкими термоэлектродами и меньшим диаметром защитной трубки. При условии подходящей температуры окружающей среды можно даже снять защитную трубку. Из-за задержки в измерениях амплитуда колебаний температуры, определяемая с помощью термопар, меньше, чем амплитуда колебаний температуры печи. Чем больше задержка измерения, тем меньше амплитуда колебаний термопары, и тем больше разница с фактической температурой печи. При измерении или регулировании температуры с помощью термопар с большой временной константой показания прибора могут варьироваться незначительно, однако фактическая температура в печи может изменяться довольно сильно. Для точного измерения температуры следует выбирать термопары с малой временной константой. Частота собственных колебаний обратно пропорциональна коэффициенту теплопередачи и пропорциональна диаметру теплового конца термопары, плотности материала и его удельной теплоемкости. Чтобы уменьшить частоту собственных колебаний, помимо увеличения коэффициента теплопередачи, наиболее эффективным способом является максимальное уменьшение размеров теплового конца. При использовании обычно применяются защитные оболочки из материалов с хорошей теплопроводностью, с тонкими стенками и малым внутренним диаметром. При более точных измерениях температуры используются термоэлектрические датчики с негерметизированными проводами, однако они легко повреждаются, поэтому их необходимо своевременно калибровать и заменять. 2.4. Ошибка, связанная с теплопротивлостью. При высоких температурах, если на защитной трубке имеется слой угольной пыли или других загрязнений, это приводит к увеличению теплопротивлостности и затрудняет передачу тепла. В таких условиях показания температуры будут ниже истинного значения температуры. Поэтому необходимо поддерживать чистоту снаружи защитной трубки термопары, чтобы уменьшить погрешности. Распространенные неисправности промышленных термопар и способы их устранения: 3. Биметаллические термометры. Принцип работы биметаллического термометра основан на использовании двух металлов с разными коэффициентами теплового расширения. Один конец такого термометра припаивается к фиксированной точке, а другой конец деформируется при изменении температуры; это приводит к смещению стрелки, что позволяет определять температуру. При возникновении линейных ошибок в процессе использования можно скорректировать неточность показаний температуры с помощью регулировочного колеса, расположенного сзади термометра. Термометр может быть использован только после того, как его показания будут проверены и сочтены корректными. 4. Давочный термометр. Давочный термометр использует явление расширения и сжатия жидкости при изменении температуры для измерения температуры. В закрытой системе, состоящей из термочувствительного элемента, капилляра и пружинного стержня, находится жидкость, служащая средством измерения температуры. Когда термочувствительный элемент реагирует на изменение температуры, давление в закрытой системе меняется из-за изменения объема жидкости. Это приводит к изменению изгиба пружинного стержня, в результате чего его свободный конец смещается. Через соединительные элементы и механизмы передачи движение передается на стрелку, которая указывает на измеряемую температуру на циферблате. Этот прибор обладает линейной шкалой, небольшим объемом термопары, высокой скоростью реакции, высокой чувствительностью и интуитивно понятными показаниями. Наиболее распространенными неисправностями давочных термометров являются неподвижный стрелок и большая погрешность показаний. В случае, когда стрелок застревает, его можно вытащить с помощью специального инструмента; после этого необходимо заново настроить термометр и проверить его работоспособность перед использованием. 4.1. Распространенные неисправности устройств контроля температуры заключаются в том, что они используют терморезисторы или термопары для контроля объекта измерения. Основные причины неисправностей следующие: · неправильное место установки, из-за чего среда не может эффективно обмениваться теплом с измерительными элементами, в результате чего показания становятся заниженными ； · Проблема в том, что зона измерения температуры плохо изолирована, из-за чего происходит быстрое рассеивание тепла, и температура в этой зоне оказывается ниже, чем температура всей системы ； · Некорректные показания вызваны ослаблением соединения и плохим контактом. Причина — высокое значение терморезистора и низкое значение термопары ； · Это сбой из-за короткого замыкания. Причины низкого или минимального значения термопротивления, а также низкого значения или неисправности термопары ； · Это неисправность из-за разрыва цепи (открытой цепи). Это приводит к тому, что терморезистор показывает максимальное значение, в то время как термопара не показывает никаких значений или показывает минимальные значения. Кроме того, при анализе неисправностей системы приборов управления температурой следует учитывать, что в большинстве случаев для измерения, отображения значений и управления используются электрические приборы, которые характеризуются значительной задержкой в измерениях. 4.2. Методы анализа распространенных неисправностей 1) Сначала проверяют показания системы измерения температуры. Если эти показания изменяются до максимального или минимального значения, можно сделать вывод о неисправности самой системы измерения. Причина этого заключается в том, что измерения температуры в таких системах обычно сопровождаются значительной задержкой, поэтому резкие изменения показаний не возникают. Неисправности приборов управления температурой возникают в первую очередь из-за повреждения термопар, терморезисторов и компенсационных проводов, а во-вторую — из-за сбоев в усилителях передатчика. 2) Проверьте, не происходит ли постоянная быстрая колебание показаний системы приборов управления температурой. Такое явление обычно является следствием неправильной настройки параметров управления PID. 3) Проверьте, не происходят ли значительные медленные колебания показаний системы приборов управления температурой. Такое явление обычно вызвано изменениями в процессе производства. Если же изменений в процессе производства нет, можно сделать вывод о наличии неисправности в самой системе управления приборами. 4) После выявления неисправности самой системы управления температурой сначала проверяется сигнал, поступающий на регулирующий клапан прибора, на наличие изменений. Если сигнал не меняется, но регулирующий клапан все равно работает, можно предположить, что произошла утечка в диафрагме клапана ； Проверьте сигнал входа в позиционер регулирующего клапана. Если сигнал входа не меняется, а сигнал выхода меняется, то можно сделать вывод о неисправности позиционера прибора ； Проверьте сигнал входа позиционера прибора и сигнал выхода регулятора прибора. Если сигнал входа регулятора не меняется, а сигнал выхода — меняется, можно сделать вывод, что проблема заключается в самом регуляторе прибора.