Технические решения Температура

Могут ли калиброваться электрические термометры?

Невозможно откалибровать термометр сопротивления (только одну лишь измерительную вставку). Электрические термометры обычно соеденены с преобразователем или другим измерительно преобразующим устройством, образуя полноценный измерительный канал. Только полноценный измерительный канал может быть откалиброван. Измерительные вставки могут проходить проектные и эксплуатационные испытания и иметь соответствующие сертификаты. Область применения: например термометры сопротивления использующиеся в расходомерах для нефтепродуктов

Можно ли заменить термопары тип U и L по DIN 43710 на термопары тип T и J по DIN IEC 60584?

Нет. Термопары тип T и J имеют различные характеристики термо-ЭДС, которые приводят к ошибочным измерениям. Термопары тип U и L могут поставляться только для замены давно смонтированных термопар. При строительстве новых объектов данный тип термопар больше не устанавливается.

Как работает термометр сопротивления?

Сопротивление резистора (термометра сопротивления TR10) изменяется в зависимости от температуры. При повышении температуры возрастает сопротивление резистора, это так называемый резистор с «положительным температурным коэффициентом». Резисторы Pt100 и Pt1000 обычно используются для промышленного применения.

Какова допустимая виброустойчивость резистора Pt100 производства WIKA?

Стандартная измерительная вставка резистора Pt100 производства WIKA имеет виброустойчивость до 3g (амплитудные значения). Это соответствует виброустойчивости до 6g пиковых значений,  по DIN EN 60751 (58,86 m/s^2). По стандартам EN 60751 указано только 20-30 m/s^2 пиковых значений (1g = 9,81 m/s^2). Возможно исполнение с повышенной виброустойчивостью дo 20g пиковых значений. А также специальное исполнение с повышенной виброустойчивостью дo 50g. (Значения, указанные выше, относятся всегда к вибрационной нагрузке, воздействующей на сам измерительный элемент (резистор).

Как рассчитывается класс точности?

По DIN EN 60751
Класс АА ±(0,1+0,0017*t)
Класс А±(0,15+0002*t)
Класс B ±(0,3+0005*t)
Класс C ±(0,6+0,01*t)

Насколько велика погрешность измерения, вызванная внутренним сопротивлением проводника с встроенным Pt100 и с внутренними проводами из Cu при 2-проводной схеме подключения?

D=3 мм : 0,28 Oм/м = 0,7 K/м (погрешность измерения)
D=6 мм : 0,1 Oм/м = 0,25 K/м (погрешность измерения)
(D=внешний диаметр MI кабеля)

Какова толщина стенок MI кабеля?

Большинство производителей делают толщину стенки соответствующей 10% внешнего диаметра MI кабеля.

Что такое 2-х, 3-х, 4-х проводные схемы подключения?

Схемы описывают количество проводов, которым присоединен резистор (например, PT100). При простейшем 2-х проводном соединении сопротивление проводов может привести к ошибке в результатах измерений, это негативное влияние может быть компенсировано в 3-х или 4-х проводной схеме подключения и, таким образом, точность измерения улучшается.

Что такое минерально – изолированный (MI) кабель?

Минерально-изолированный кабель для термометров сопротивления состоит из одного или нескольких медных проводов, внедрённых в сильно уплотненной оксид магния, находящийся в оболочке корпуса трубки, сделанной например из нержавеющей стали 1.4571. Для термопар вместо медных проводов используются кабели термопар. Наиболее распространенный стандартный материал оболочки для термопар Инконель 2.4816.

Что такое коэффициент Callendar - van Dusen и как это вычислить?

Коэффициент Callendar - van Dusen используется для описания полиномной функции актуальных характеристик платиного резистора. Этот коэффициент обычно прошивается в преобразователе и благодаря этому существенно увеличивается точность всей измерительной цепи. При расчете уравнения Callendar - van Dusen в интервале температур от 0°C, сопротивление при 0°С, методом сравнительных измерений принимаются два других значения температуры тестирования. Таким образом, рассчитываются константы А и В. Для отрицательного температурного диапазона включение другого измеренного значения температуры тестирования необходимо для определения константы d. Можно так же представить кривую характеристик платиного резистора и математически с помощью полиномного уравнения по DIN EN 60751 с константами А, В и С (см. также типовой лист WIKA IN 00.17, страница 4), а также определить их расчетным путем на основе измерения 3 (или 4) при нулевой температуре испытаний. Аналогичным образом можно преобразовать константы A, B, C в константы Callendar - van Dusen .

Что означает Температурный Класс?

Температура воспламенения это минимальная температура, при которой горючая смесь газов может воспламениться при контакте с пламенем, горячей поверхностью или при возникновении искры. Газы и пары делятся на классы, в которых температура поверхности всегда должна быть меньше, чем у смеси. (T1 > 450 °C, T2 > 300 °C, T3 > 200 °C, T4 > 135 °C, T5 > 100 °C, T6 > 85 °C).

Что обозначают зоны взрывозащиты?

Газы:
Зона 0 (Категория 1): постоянная или долгосрочная опасность взрывов
Зона 1 (Категория 2): взрывоопасная атмосфера существует иногда
Зона 2 (Категория 3): взрывоопасная атмосфера существует изредка, и в течение короткого времени
Пыль: Зоны 20, 21, 22 с теми же значениями

Что такое межкристаллическая коррозия?

МК (Межкристаллическая коррозия) является формой коррозии, которая может возникнуть в большинстве сплавов при соответствующих условиях. Она также известна как "зерна распада" или "обеднение хромом". Коррозия происходит по границам зерен. В сплавах стали, легированных хромом, хром, содержащийся в материале, при нагреве (часто при сварке) вступает в реакцию с атомом углерода, образуя карбид хрома. Таким образом, хрома больше не достаточно для защиты от коррозии (образования пассивного слоя) в нагретой области. Наиболее заметно это происходит в высокоуглеродистых сталях. Для предотвращения МК используют коррозионно-стойкие стали, такие как 1,4571 (AISI 316Ti), связывают атомы углерода с титаном или ниобия с ниобием или карбидом титана (стабилизированные стали) или снижают содержание углерода в стали, например, 1.4404 (AISI 316L). Эти меры предотвращают вредное снижение содержания хрома на границах зерен.

Что подразумевается под резисторами с положительным температурным коэффициентом?

Резистор с положительным температурным коэффициентом проводит электричество хуже при более высоких температурах, чем при низких. Они также известны как резисторы с ПТК (положительным температурным коэффициентом). Обычно их используют на наиболее ответственных точках измерения температуры, например, в химической отрасли промышленности.

Что означает Pt100?

Pt значит Платиновый. 100 установленное номинальное сопротивление для 100 Ом при 0°C (138,5 Ом при 100°C ) в соответствии с DIN EN (IEC) 60751.

Что означает "1/3 DIN" в термометрах сопротивления?

ВАЖНО: Условия 1/3 DIN, а также 1/5 DIN и 1/10 DIN, не были стандартизированны! В мае 2009 года, с введением нового стандарта DIN EN 60751, не было какого-либо стандарта класса точности лучше, чем класса А. Некоторые производители термометров сопротивления (в том числе WIKA) использовали эти термины для того, чтобы поставлять клиентам термометры с более высокой точностью, чем класс A. Что первоначально представлялось как полезное дополнение к традиционным стандартным определениям, при более детальном взгляде оказалось неадекватным. Типичный вопрос "1/3 DIN от чего?" можно ответить фразой "от Класса B". К сожалению, определение "1/3 DIN B" делает ситуацию еще более запутанной. Фактически есть два взгляда на это дополнительное определение "из класса B". Один фиксирует повышенную точность в конкретной температурной точке: 1/3 DIN B при 0°С. Второй определяет диапазон, в котором эта точность действительна: 1/3 DIN B 0 ... 50°С. Последнее утверждение несет в себе дополнительную неопределенность. Если использовать Класс B, то кривая его характеристик имеет определенную высоту. Например в диапазоне 0 .. 50°С, резистор с Классом А, при температуре около 20°С, покажет меньшую погрешность чем по 1/3 DIN B. Результат: в этом случае надо использовать резистор с Классом A. Все эти "туманности", в конечном счете привели к введению нового класса точности. С мая 2009 года Класс AA был стандартизован и включен в DIN EN 60751, сделав описание 1/3 DIN излишним.

Какое влияние оказывает плохая изоляция?

В соответствии с DIN EN 60751 раздел 6.3.1 значение сопротивления изоляции между каждой измерительной цепью и оболочкой, как минимум испытательное напряжение 100 В постоянного тока, не должно быть меньше, чем 100 МОм. Если сопротивление изоляции слишком низкое, то возникает погрешность измерения, что вызывает отображение слишком низких значений температуры. Для термометров сопротивления (кабель с оболочкой) значение сопротивления изоляции 100 кОм, приводит к ошибке на дисплее до 0,25 Ом, а при 25 кОм ошибка достигает значений 1 Ом. На всех термометрах сопротивления производства WIKA испытание изоляции проводится с напряжением 500 В DC, таким образом, сопротивление изоляции проверяется при значении 1000 МОм, т.е. мы проверяем этот параметр с 50 кратным запасом от значений, указанных в стандарте.

Что означает "зеленая гниль"?

Термопары подвержены эффекту старения и изменению характеристик. Воздействие высоких температур на термопары Тип К приводит к значительным уменьшениям значений термо-ЭДС из-за истощения хрома в соединении NiCr. Этот эффект ускоряется при недостатке кислорода, так как слой оксида, который защищает его от дальнейшего окисления, не может быть сформирован на поверхности термопары. Хром окисляется, в то время как никель нет. Это приводит к так называемой "зеленой гнили", уничтожая термопару. Если NiCr-Ni термопары, работавшие при температуре более 700°C, подвергаются быстрому охлаждению, то это вызывает заморозку кристаллической структуры в определенных состояниях, что может привести к изменению термо-ЭДС до 0,8 мВ (K-эффект).

Какой минимально допустимый радиус изгиба MI кабеля?

В документе VDI/VDE 3511 указан рекомендуемый радиус загиба  ≥ 5 x D (D=внешний диаметр MI кабеля), некоторые производители MI кабелей указывают минимальный радиус загиба ≥3 x D.

Что такое термо-ЭДС (или эффект Зеебека)?

Эффект имени Томаса Иоганна Зеебека состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термо-ЭДС, если места контактов поддерживают при разных температурах. Цепь, которая состоит только из двух различных проводников, называется термоэлементом или термопарой.

Почему в течение некоторого времени было разделение между классами точности "проволочных" и "тонкоплёночных" датчиков Pt100?

В прошлом никакого различия между двумя основными типами датчиков и пределами измеряемой ими температуры не было. Но практика показала, что тонкопленочные датчики имеют отклонение от характеристик. Данный факт зафиксирован в DIN EN 60751: 2009-5, в связи с этим было введено соединение диапазонов температур в пределах отдельных классов точности.

Почему резистор Pt100 с классом точности А или АА по DIN EN 60751 должен использоваться с 3-х или 4-х проводной схемой подключения?

2-проводное подключение не допускается для классов А и АА по DIN EN 60751, так как здесь внутреннее сопротивление провода добавляется к измеренному значению. Это, как правило, превышает установленное значение допустимой погрешности для термометра. Можно измерять сопротивления кабеля при комнатной температуре и преобразовывать (например, при помощи преобразователя), но сопротивление внутреннего проводника кабеля, зависящее от температуры, будет добавляться как дополнительная погрешность. Заключение: 2-проводная схема не подходит для точного измерения температуры.