Áp dụng nhiệt kế cặp nhiệt điện trong kỹ thuật thủy điện

Nhiệt kế cặp nhiệt điện thuộc dụng cụ đo nhiệt độ tiếp xúc. Nó đo nhiệt độ dựa trên nguyên tắc hiệu ứng nhiệt điện, còn được gọi là hiệu ứng Seebeck và là một yếu tố đo nhiệt độ thường được sử dụng trong các dụng cụ đo nhiệt độ. Bài viết này chủ yếu giới thiệu ứng dụng nhiệt kế của cặp nhiệt điện trong kỹ thuật thủy điện để tham khảo của độc giả.

1. Nguyên tắc cơ bản của cặp nhiệt điện
Nhiệt kế cặp nhiệt điện thuộc dụng cụ đo nhiệt độ tiếp xúc. Nó đo nhiệt độ dựa trên nguyên tắc hiệu ứng nhiệt điện, còn được gọi là hiệu ứng Seebeck và là một yếu tố đo nhiệt độ thường được sử dụng trong các dụng cụ đo nhiệt độ. Kết nối các dây dẫn A và B của các vật liệu khác nhau thành một vòng kín, với một đầu tiếp xúc với điểm đo nhiệt độ gọi là đầu đo (hoặc đầu làm việc) và đầu kia được gọi là đầu tham chiếu (hoặc đầu tự do). Nếu nhiệt độ t và t {{0}} ở đầu đo và đầu tham chiếu là khác nhau, thì một điện thế điện áp EAB (T, T 0) được tạo ra giữa A và B trong mạch, được gọi là hiệu ứng tìm kiếm hoặc hiệu ứng nhiệt điện. Kích thước của EAB thay đổi theo vật liệu của dây dẫn A và B, cũng như nhiệt độ t và t 0 ở cả hai đầu. Loại mạch này được gọi là cặp nhiệt mẫu nguyên mẫu. Trong các ứng dụng thực tế, một đầu A và B được hàn lại với nhau khi đầu đo của cặp nhiệt điện và được đặt ở nhiệt độ đo được, trong khi đầu tham chiếu được tách ra và kết nối với thiết bị hiển thị với dây và nhiệt độ T0 ở điểm tiếp xúc của đầu tham chiếu được ổn định. Tiềm năng được đo bằng thiết bị hiển thị chỉ thay đổi theo nhiệt độ đo được.
Khi một vật liệu kim loại thứ ba được kết nối với mạch cặp nhiệt điện, miễn là nhiệt độ của hai tiếp điểm của vật liệu là như nhau, tiềm năng nhiệt điện được tạo ra bởi cặp nhiệt điện sẽ không thay đổi và sẽ không bị ảnh hưởng bởi sự kết nối của kim loại thứ ba với mạch. Do đó, khi sử dụng cặp nhiệt điện để đo nhiệt độ, một dụng cụ đo có thể được kết nối để đo điện thế nhiệt điện và có thể xác định nhiệt độ của môi trường đo được.
Theo mối quan hệ giữa điện thế nhiệt điện và chức năng nhiệt độ. Có thể được thực hiện thành một bảng hiệu chuẩn cặp nhiệt điện. Bảng tốt nghiệp thu được trong điều kiện nhiệt độ cuối tự do đến =0. Các cặp nhiệt điện khác nhau có bảng tốt nghiệp khác nhau.
Về lý thuyết, bất kỳ hai loại dây dẫn nào cũng có thể được cấu hình thành cặp nhiệt điện, nhưng trong thực tế, không phải tất cả các vật liệu đều có thể được sử dụng để tạo ra một cặp nhiệt điện. Do đó, vật liệu điện cực nhiệt phải đáp ứng các yêu cầu sau:
(1) Vật liệu cặp nhiệt điện có thể tạo ra điện thế cao khi chịu nhiệt độ và mối quan hệ giữa điện thế nhiệt điện và nhiệt độ tốt nhất là mối quan hệ chức năng giá trị đơn tuyến tính hoặc tuyến tính;
(2) Nó có thể đo nhiệt độ cao và được áp dụng trong nước trong phạm vi nhiệt độ rộng. Sau khi sử dụng lâu dài, các đặc tính vật lý và hóa học của nó cũng như các đặc tính nhiệt điện vẫn ổn định;
(3) vật liệu được yêu cầu phải có hệ số điện trở nhiệt độ thấp, điện trở suất cao, độ dẫn tốt và công suất nhiệt nhỏ; Tái sinh tốt, thuận tiện cho sản xuất và trao đổi hàng loạt, và dễ dàng phát triển bảng chấm điểm thống nhất;
(4) hiệu suất cơ học tốt và vật liệu đồng đều;
(5) Tài nguyên phong phú và giá cả phải chăng.
Để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy và ổn định của các cặp nhiệt điện, các yêu cầu sau đây được yêu cầu:
(1) Hàn của hai điện cực nhiệt điện tạo nên cặp nhiệt điện phải chắc chắn và an toàn;
(2) hai điện cực nhiệt điện phải được cách nhiệt với nhau để ngăn các mạch ngắn;
(3) kết nối giữa dây bù và đầu tự do của cặp nhiệt điện phải thuận tiện và đáng tin cậy;
(4) Tay áo bảo vệ nên đảm bảo sự cô lập đủ giữa điện cực nhiệt điện và môi trường có hại. Các đặc điểm của nhiệt kế cặp nhiệt điện bao gồm:
(1) Độ chính xác đo cao. Bởi vì cặp nhiệt điện tiếp xúc trực tiếp với đối tượng đo và không bị ảnh hưởng bởi môi trường trung gian.
(2) Phạm vi đo rộng. Các cặp nhiệt điện thường được sử dụng có thể đo liên tục từ -50 đến +1600, trong khi một số cặp nhiệt đặc biệt có thể đo nhiệt độ thấp như -269 độ (như crom niken sắt vàng) và cao như +2800}
(3) Xây dựng đơn giản và dễ sử dụng. Các cặp nhiệt thường bao gồm hai loại dây kim loại khác nhau và không bị giới hạn bởi kích thước hoặc mở. Họ có tay áo bảo vệ ở bên ngoài, khiến chúng rất thuận tiện để sử dụng. Cặp nhiệt điện là một yếu tố cảm biến nhiệt độ có thể chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thành các tín hiệu tiềm năng nhiệt điện. Bằng cách hợp tác với các dụng cụ đo điện, nhiệt độ đo có thể được đo.
2. Lựa chọn nhiệt kế nhiệt điện
Các cặp nhiệt điện thường được sử dụng có thể được chia thành hai loại: cặp nhiệt điện tiêu chuẩn và cặp nhiệt điện không chuẩn. Một cặp nhiệt điện tiêu chuẩn đề cập đến một cặp nhiệt điện có tiềm năng nhiệt điện và mối quan hệ nhiệt độ, lỗi cho phép và thang đo tiêu chuẩn thống nhất được chỉ định trong tiêu chuẩn ***** và nó có sẵn một thiết bị hiển thị phù hợp để lựa chọn. Các cặp nhiệt điện không được tiêu chuẩn hóa không được sử dụng rộng rãi hoặc có cùng thứ tự độ lớn như các cặp nhiệt điện được tiêu chuẩn hóa và thường không có bảng hiệu chuẩn thống nhất. Chúng chủ yếu được sử dụng cho các phép đo trong một số dịp đặc biệt. Các cặp nhiệt điện được tiêu chuẩn hóa được sản xuất theo tiêu chuẩn IEC ******. Các dấu hiệu phân chia của các cặp nhiệt điện chủ yếu bao gồm S, R, B, N, K, E, J, T, v.v. Trong số đó, S, R và B thuộc về các cặp nhiệt điện kim loại quý, trong khi N, K, E, J và T thuộc về các cặp nhiệt điện kim loại chi phí thấp.
Đặc điểm của thang đo S là hiệu suất chống oxy hóa mạnh, phù hợp để sử dụng liên tục trong bầu không khí oxy hóa và trơ, với nhiệt độ sử dụng lâu dài là 1400 độ và nhiệt độ sử dụng ngắn hạn là 1600 độ. Trong số tất cả các cặp nhiệt điện, mức độ chính xác của dấu tỷ lệ S là * * * cao và thường được sử dụng làm cặp nhiệt điện tiêu chuẩn;
So với thang đo S, thang đo R có hiệu suất gần như giống hệt nhau ngoại trừ việc tăng 15% tiềm năng nhiệt điện;
Dấu phân chia B có tiềm năng nhiệt điện rất nhỏ ở nhiệt độ phòng, vì vậy dây bù thường không cần thiết trong quá trình đo. Nhiệt độ sử dụng lâu dài của nó là 1600 độ và nhiệt độ sử dụng ngắn hạn là 1800 độ. Nó có thể được sử dụng trong khí quyển oxy hóa hoặc trung tính, cũng như sử dụng ngắn hạn trong điều kiện chân không.
Các đặc điểm của thang đo N là điện trở oxy hóa nhiệt độ cao mạnh ở 1300 độ, độ ổn định lâu dài của điện thế nhiệt điện và khả năng tái tạo của các chu kỳ nhiệt ngắn hạn, và khả năng chống chiếu xạ hạt nhân tốt và nhiệt độ thấp. Nó có thể thay thế một phần cặp nhiệt điện S tỷ lệ;
Đặc điểm của thang K là hiệu suất chống oxy hóa mạnh, phù hợp để sử dụng liên tục trong bầu không khí oxy hóa và trơ, với nhiệt độ sử dụng lâu dài là 1000 độ và nhiệt độ sử dụng ngắn hạn là 1200 độ. Được sử dụng rộng rãi trong tất cả các cặp nhiệt điện;
Đặc điểm của nhãn hiệu điện tử là nó có tiềm năng nhiệt điện lớn và độ nhạy cao giữa các cặp nhiệt điện thường được sử dụng. Thích hợp để sử dụng liên tục trong bầu không khí oxy hóa và trơ, với phạm vi nhiệt độ 0-800;
Đặc điểm của nhãn phân chia J là nó có thể được sử dụng trong cả hai khí quyển oxy hóa (với giới hạn nhiệt độ trên là 750 độ) và giảm khí quyển (với giới hạn nhiệt độ trên là 950 độ) và có khả năng chống ăn mòn khí H2 và CO. Nó thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp tinh chế và hóa học;
Đặc điểm của quy mô T là nó có mức độ chính xác cao nhất trong số tất cả các cặp nhiệt kim loại chi phí thấp và thường được sử dụng để đo nhiệt độ dưới 300 độ.
Do thực tế là các vật liệu của các cặp nhiệt điện thường đắt tiền (đặc biệt là khi sử dụng kim loại quý) và khoảng cách giữa điểm đo nhiệt độ và dụng cụ là xa, để tiết kiệm vật liệu cặp nhiệt và giảm chi phí, dây bù thường được sử dụng để mở rộng đầu lạnh (đầu tự do) của cặp nhiệt điện. Cần chỉ ra rằng chức năng của dây bù cặp nhiệt điện chỉ là mở rộng điện cực nhiệt điện và di chuyển đầu lạnh của cặp nhiệt điện đến đầu cuối dụng cụ trong phòng điều khiển. Nó không thể loại bỏ ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ ở đầu lạnh đối với phép đo nhiệt độ và không có tác dụng bù. Do đó, các phương pháp hiệu chỉnh khác cần được sử dụng để bù cho tác động của nhiệt độ cuối lạnh t {{0}} ≠ 0 độ khi đo nhiệt độ.
Khi sử dụng dây bù cặp nhiệt điện, điều quan trọng là đảm bảo rằng mô hình khớp và độ phân cực không được kết nối không chính xác. Nhiệt độ ở đầu kết nối giữa dây bù và cặp nhiệt điện không được vượt quá 100 độ. Mô hình của bộ bù nhiệt độ giao tiếp lạnh phải khớp với mô hình của cặp nhiệt điện và được sử dụng trong phạm vi nhiệt độ được chỉ định; Khi kết nối bộ bù nhiệt độ giao thoa lạnh với cặp nhiệt điện, không nên kết nối không chính xác; Điều chỉnh điểm bắt đầu của dụng cụ dựa trên nhiệt độ cân bằng của bộ bù, sao cho con trỏ biểu thị nhiệt độ tại điểm cân bằng; Hiển thị dụng cụ với các cơ chế bồi thường tự động không có bộ bù được cài đặt; Bộ bù phải được kiểm tra và hiệu chỉnh thường xuyên.
Nhiệt kế cặp nhiệt điện có một loạt các ứng dụng trong sản xuất công nghiệp. Việc lựa chọn các cặp nhiệt điện trước tiên phải dựa trên giới hạn trên của nhiệt độ đo được, và nên lựa chọn chính xác các điện cực cặp nhiệt điện và tay áo bảo vệ; Chọn các thông số kỹ thuật và kích thước của cặp nhiệt điện dựa trên cấu trúc và đặc điểm cài đặt của đối tượng được thử nghiệm. Các cặp nhiệt điện có thể được phân loại thành loại công nghiệp thông thường, loại bọc thép và loại đặc biệt theo hình thức cấu trúc của chúng.