Назначение, принцип действия и устройство ТЭП

ТЭП – это измерительный преобразователь температуры, в котором выходная величина формируется под воздействием термоэлектрического эффекта, и представляет собой механически прочную конструкцию удобную для монтажа.

Чувствительным элементом ТЭП является термопара. Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте. Термоэлектрический эффект заключается в том, что в замкнутой цепи, состоящей из 2-х или нескольких разнородных проводников возникает электрический ток, если хотя бы 2 места соединения (спая) проводников имеют разную температуру. Термоэлектрический эффект объясняется наличием в металле свободных электронов, число которых в единице объема различно для различных материалов. Уравнение термопары можно записать следующим образом:

E ( t, t ) =e ( t ) – e ( t ),(1)

где E ( t, t ) –результирующая ТЭДС термопары, состоящей из разнородных по составу проводников А и В;

e ( t ), e ( t ) –ТЭДС, обусловленная контактной разностью потенциалов и разностью температур рабочего спая t и свободных концов t термопары.

Из уравнения (1) следует, что ТЭДС зависит от двух температур t и t . При измерении температуры термоэлектрическим преобразователем t поддерживается постоянной, a t в этом случае является переменной. Тогда уравнение (1) можно записать таким образом:

E ( t, t )| _t =F(t). (2)

Для стандартных ТЭП путем градуировки находится зависимость (2), которая является номинальной статической характеристикой (НСХ) ТЭП и представлена в виде таблиц (ГОСТР 8.585-2001) при t = 0°C.

В эксплуатационных условиях t , как правило, не равна 0°С. С изменением t изменяется результирующая ТЭДС, что вызывает необходимость введения поправки на температуру свободных концов ТЭП.

Допустим t >t ⁼0°C, в этом случае E ( t, t )< E ( t, t ). Разность этих ТЭДС и представляет собой поправку на температуру свободных концов термопары

E ( t, t ) - E ( t, t ) = E ( t , t ). (3)

Следовательно, действительное значение ТЭДС равно

E ( t, t )= E ( t, t )+ E ( t , t ). (4)

Конструктивное оформление ТЭП разнообразно. На рис.1 представлена конструкция ТЭП, которая чаще всего используются для измерения температуры в трубопроводах и других аппаратах, находящихся под давлением.

Рис. 1. Конструкция ТЭП

Для изоляции термоэлектродов и защиты их от вредного воздействия измеряемой среды, для обеспечения механической прочности термопары и удобства ее монтажа термопара помещается в защитную арматуру (рис. 1).

Арматура состоит из электроизоляции 1 (керамические бусы, трубки и т. п.), металлического защитного чехла 2 и головки 3 с зажимами 4 для присоединения компенсационных проводов, соединяющих ТЭП с измерительным прибором (ИП). Термопара, помещенная в защитную арматуру, называется ТЭП. Основные номинальные статические характеристики (НСХ) стандартных технических ТЭП наиболее часто применяемых в энергетике и их метрологические характеристики приведены в табл.1.

Таблица 1- Метрологические характеристики стандартных ТЭП

Тип ТЭП	НСХ	Материалы термоэлектродов	Класс допуска	Пределы измерения, °С	Допускаемая погрешность, ,°С
				0 - 600
ТПП	S (ПП)	Платинородий - платина		600 -1600 0 - 1100 1100 - 1600
				-40 - 333
ТХА	К (ХА)	Хромель-алюмель		333 - 1300 -40 - 375
				375 - 1300
ТХК	L (XK)	Хромель - копель		-40 - 300 300 - 800

Примечания:

1. В формулах t -значение измеряемой температуры.

2. Пределы допускаемых погрешностей ТЭДС термоэлектрических преобразователей в мВ определяются по формуле

= , (5)

где - предел допускаемой абсолютной погрешности, рассчитанный по данным табл.1

для соответствующего диапазона и класса допуска;

- чувствительность ТЭП, рассчитанная для измеренного значения температуры.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 200; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!