НПК Приборист
Профессионализм, качество, умеренные цены!

8 (4967) 31-14-65
8 (4967) 75-53-63

заказ звонка
Главная » Статьи » Устройства термоэлектрического преобразования. Поиск неисправностей в агрегатах термометрии

Устройства термоэлектрического преобразования. Поиск неисправностей в агрегатах термометрии

 

Оглавление
1. Элементы Пельтье
2. Многозонные термоэлектрические преобразователи
3. Гибкие кабельные термоэлектрические преобразователи
4. Нормирующие термоэлектрические преобразователи
5. Правила осмотра термоэлектрических преобразователей

Элементы Пельтье

Более 180 лет прошло с тех, как физиками были открыты термоэлектрические явления. Через 12 лет после формулирования Зеебеком эффекта теплообмена часовщик Пельтье опубликовал статью о температурных аномалиях, наблюдаемых вблизи границы двух различных проводников при прохождении через них электрического тока. Явление, названное позже эффектом Пельтье, заключается в выделении или поглощении (в зависимости от направления тока) тепла на границе двух разных проводников (обратный эффекту Зеебека). Наблюдаемые Пельтье аномалии оказались тем сильнее, чем больше были величины термо-эдс. Термоэлектрические явления тогда не вызвали у физиков большого интереса, поскольку в то время они были наиболее заняты изучением электромагнетизма и, впоследствии, электромагнитной индукции. Термоэлементы давно применяются для термоизмерений, однако, вопрос их извлечения с их помощью электроэнергии стал рассматриваться всерьёз только тогда, когда потребность в новых источниках колоссально выросла. Ядерное излучение, аналогично фотонному потоку, увеличивает значение проводимости у полупроводников, что позволяет наблюдать прохождение через них отдельных высокоускоренных частиц.
изготовление термоэлектрических преобразователей
Прочность и пластичность металлов обязана особому виду связи – совокупности свободных валентных электронов со всей совокупностью положительных ионов.
К пионерам промышленного производства термоэлектрических преобразователей можно отнести организации Rosemount, Siemens.
Термоэлектрический преобразователь, работа которого основывается на эффекте Пельтье, называется элементом Пельтье. Функционирование элементов Пельтье обеспечивается совмещением двух полупроводников с нерелевантными величинами энергии электронов в зоне проводимости. В процессе протекания тока по контакту электроны приобретают дополнительную энергию, перемещаясь в более высокоэнергетическую зону проводимости смежного полупроводника. Когда энергия поглощается, происходит охлаждение точки контакта, а при смене направления тока мы можем наблюдать нагрев.

Достоинства термоэлектрических преобразователей Пельтье:

  • небольшие габариты,
  • отсутствие лишних движущихся механических компонентов, газов и жидкостей во внутренностях,
  • отсутствие шума при работе.

Из недостатков можно отметить более низкий показатель КПД, чем у компрессорных холодильных установок с фреонным охлаждением, что увеличивает объем потребляемой мощности для достижения необходимой разности температур.

Многозонные термоэлектрические преобразователи

Многозонные термоэлектрические преобразователи создавались как решение проблемы ступенчатого измерения в длинномерных объектах: для реакторных установок АЭС, станций нефтепереработки и нефтеочистки, плавилен глубокого погружения, шахтовых разработок – сред с преобладающим многообразием параметров.

Конструкции состоят из нескольких первичных термоэлектрических преобразователей, с поверяемой длиной до 500мм, состоящих из чувствительного элемента и изоляции его от среды. Герметичные изолирующие корпуса изготавливаются из алюминия, нержавеющей стали или полимеров. Измерение температуры допустимо производить лишь в средах, не разрушающих материал защитной арматуры.
комплектующие для изготовления термоэлектрических преобразователей комплектующие для изготовления термометров сопротивления

Кабельные термоэлектрические преобразователи, гибкие термоэлектрические преобразователи в мягкой изоляции

Наибольшее распространение получили модификации КТХК (хромель-копель), КТХА (хромель-алюмель) и ПТХК (платинородиевые)
Основные достоинства и недостатки кабельных термопар:

  • (+) более высокие по отношению к проволочным термопреобрахователям термоэлектрическая стабильность и рабочий запас прочности
  • (+) возможность изгиба, монтажа в труднодоступных местах
  • (-) невысокий рабочий ресурс термопреобразователей при температурах выше 1000С из-за малого диаметра термоэлектродов
  • (+) минимальная тепловая инерция, что благоприятствует применению в быстропротекающих процессах

Для кабельных термопреобразователей типа КТХАСК (стальная оболочка) допускается кратковременное применение при температуре до 1000°C.

 

Параметр Значения
Диаметр кабельного термопреобразователя D, мм 0,9 1,0 1,3 1,5 3,0 4,0 4,6 5,0 6,0
Диаметр термоэлектродов, мм 0,18 0,2 0,26 0,27 0,65 0,85 0,75 0,9 1,0
Длина термопреобразователя L, м, не более 100 50 25 30 20
Масса одного метра термопреобразователя, г * 4,2 5,2 8,6 11 39 74 83 110 163
Максимальный диапазон измеряемой температуры, °С ** КТХАС

КТГХАС

от −40
до +650
от −40
до +700
от −40 до +900
КТХКС

КТГХКС

от −40
до +400
от −40
до + 500
от −40 до +600
КТХАСп

КТГХАСп

от −40
до +750
от −40
до +800
от −40 до +1000

 

Нормирующие термоэлектрические преобразователи

Нормирующие термоэлектрические преобразователи предназначаются для преобразования выходного сигнала первичных преобразователей и выходного сигнала переменного тока измерительных устройств в унифицированный сигнал постоянного тока. Также такие устройства называют промежуточными. Предназначены строго для работы в комплекте с термоэлектрическими термометрами.

Правила осмотра термоэлектрических преобразователей

Термопреобразователь демонтируют, разбирая на отдельные комплектующие, очищают поверхности от грязи, изучают на наличие поперечных трещин, возникновение которых обусловлено длительностью работы термоэлектрического преобразователя в средах высоких температур или частых температурных скачков.
Появление трещин в термоэлектродах может быть также вызвано механических напряжением в связи с нарушением алгоритма нормирования напряжения.
При внешнем осмотре термоэлектродов из благородных металлов или сплавов их проверяют на наличие поверхности небольших точечных углублений и при обнаружении таковых, в местах где это было обнаружено, их необходимо разорвать и сварить снова.

Разрушенные или поврежденные защитные трубки из кварца, фарфора или керамики придётся заменить, иные варианты недопустимы.

Поврежденные металлические трубки отчищают от коррозии, загрязнений и масляных пятен, затем поврежденные точки заваривают электрической сваркой.