книги / Теплотехнические измерения и приборы

ток), рукояток секционированного резистора R c и реохорда Для регулировки рабочего тока имеются две рукоятки, меньшая из них служит для гру­ бой регулировки, а большая для точной регулировки. Двумя такими же рукоят­ ками снабжен И P H (напряжение).

Рис. 4-16-4. Общий вид панели переносного потенциометра типа ПП-63.

При поверке потенциометра ПП-63 необходимо поверять также НЭ и уста­ навливать перемычку П переменной части контрольного резистора в положе­ ние, соответствующее действительному значению э. д. с. нормального элемента класса 0,02. При значениях э. д. с. НЭ 1,0186—1,0187; 1,0187—1,0189; 1,0189— 1,0191; 1,0191—1,0193 и 1,0193—1,0194 В перемычка должна быть установлена на токовывод, обозначенный соответственно 86, 88, 90, 92 и 94 .

4-17. Общие сведения об автоматических потенциометрах

Автоматические потенциометры широко применяются в различ­ ных отраслях промышленности для измерения и записи температуры в комплекте с термоэлектрическими термометрами, а также с теле­ скопами (первичными преобразователями) пирометров полного излучения (гл. 7). Они одновременно могут быть использованы для измерения, записи и сигнализации или регулирования температуры. В этом случае потенциометры снабжаются дополнительным устрой­ ством для сигнализации или регулирования температуры. Неко­ торые модификации одноточечных потенциометров выпускаются с передающими преобразователями для дистанционной передачи измерительной информации (гл. 8). Автоматические потенциометры находят также широкое применение и для измерения других вели­ чин (давления, расхода, уровня и т. д.), изменение которых может быть преобразовано в изменение напряжения постоянного тока.

ление по напряжению и мощности сигнала разбаланса, поступаю­ щего от измерительной схемы, до значения, достаточного для приве­ дения в действие реверсивного двигателя, являющегося исполни­ тельным механизмом следящей системы прибора.

Привод механизма продвижения диаграммной бумаги блока запи­ си БЗ осуществляется синхронным двигателем СД, а в многоточеч­ ных приборах этот двигатель приводит в действие, кроме того, печа­ тающее устройство каретки и двухполюсный переключатель термо­ электрических термометров.

Следящая система прибора, работающая непрерывно, исполь­ зуется также в безреохордных автоматических потенциометрах

(§ 4-23):

Рассматриваемые ниже автоматические потенциометры являются техническими общепромышленными приборами высокого класса точности. Они бывают показывающие, показывающие и самопишу­ щие с записью на дисковой и ленточной диаграмме. Приборы с дис­ ковой диаграммной бумагой служат для измерения и записи темпе­ ратуры в одной точке. Потенциометры с ленточной диаграммой изго­

другим устройством, которое записывает непрерывной линией на движущейся диаграммной бумаге значение измеряемой темпера­ туры.

Многоточечные самопишущие приборы снабжаются кареткой с печатающим механизмом для многоцветной или одноцветной запи­ си и двухполюсным переключателем, автоматически подключающим к измерительной схеме поочередно все присоединенные к прибору термоэлектрические термометры. После наступления компенсации печатающий механизм каретки отпечатывает точку с цифрой, обо­ значающей номер термометра, термо-э. д. с. которого в данный мо­ мент измеряется. Переключатель автоматически присоединяет к из­ мерительной схеме прибора следующий термометр. Таким образом, запись измеряемой температуры осуществляется последователь­ ностью точек с цифрами, которая при правильном выборе длитель­ ности цикла (времени между двумя последовательными отпе­ чатками) и скорости движения диаграммы однозначно опре­ деляет непрерывную зависимость измеряемой температуры от времени.

Автоматические потенциометры в зависимости от их назначения выпускаются с градуировкой шкалы в градусах Цельсия и в едини­ цах напряжения, обычно в милливольтах. При применении потен­ циометров с температурной шкалой необходимо иметь в виду, что их шкала действительна только для указанного на циферблате обозна­ чения градуировки, а следовательно, и для определенного термо­ электрического термометра.

Для автоматических электронных потенциометров, выпускаемых отечественной приборостроительной промышленностью, установ­

лены классы точности 0,25; 0,5; 1,0; 1,5 (ГОСТ 7164-71) Много­ предельные потенциометры могут иметь различный класс точности для каждого из пределов измерений.

Пределы допускаемой основной погрешности показаний потенциометров, выраженные в процентах нормирующего значения измеряемой величины, на всех отметках шкалы не должны превышать: ±0,25; ±0,5; ±1,0; ±1,5 — для клас­ сов точности 0,25; 0,5; 1,0; 1,5 (соответственно).

Пределы допускаемой основной погрешности на всех отметках диаграммы самопишущих потенциометров устанавливаются в зависимости от класса точности и ширины поля записи при относительной влажности 60% 1.2 Например, для автоматических потенциометров классов точности 0,25 и 0,5 с шириной поля записи 250 мм пределы допускаемой основной погрешности на всех отметках диаграммы не должны превышать ±0,5%, а для приборов класса точности 0,5 с шириной поля записи 160 мм—±1,0% нормирующего значения измеряемой величины.

Вариация показаний потенциометров не должна превышать 0,2% норми­ рующего значения для приборов класса точности 0,25 и половины абсолютного значения предела допускаемой основной погрешности —- для приборов осталь­ ных классов.

Для потенциометров нормирующее значение измеряемой величины и диа­ пазон измерения выражаются в единицах напряжения.

Автоматические потенциометры предназначаются для работы в стацио­ нарных условиях при температуре окружающего воздуха от 5 до 50°С и отно­ сительной влажности от 30 до 80%.

Изменение показаний потенциометров с диапазоном измерений 10 мВ и более, имеющих компенсацию температуры свободных концов термоэлектриче­ ского термометра, вызванное изменением температуры окружающего воздуха от 20 ± 5°С до любой температуры в интервале от 5 до 50СС на каждые 10°С, не должно превышать 0,2% для приборов классов точности 0,25 и 0,5; 0,25% — для приборов классов 1,0 и 1,5; 0,25% (длина шкалы250 мм) и 0,4% (длина шкалы 160 мм) для потенциометров с диапазоном измерений менее 10 мВ.

Для потенциометров без компенсации температуры свободных концов тер­ моэлектрического термометра изменение показаний на каждые 10°С не должно превышать 0,1% для приборов класса 0,25 и 0,5 и 0,15% для приборов классов 1,0 и 1,5.

Питание силовой электрической цепи потенциометров осуществляется от сети переменного тока напряжением 22012.|В, частотой 50± 1 Гц. При измене­ нии напряжения питания силовой электрической цепи приборов на +10и -^15% номинального значения изменение показаний потенциометров не должно пре­ вышать 0,2% для приборов класса точности 0,25 и половины абсолютного зна­ чения предела допускаемой основной погрешности для потенциометров осталь­ ных классов точности.

Питание измерительной схемы потенциометров осуществляется от источ­ ника стабилизированного питания, встроенного в прибор,

Погрешность скорости перемещения диаграммных лент и дисков автомати­ ческих потенциометров не должна превышать ±0,5% заданной скорости при напряжении сети 220±г^ В и частоте 50 Гц. Номинальная скорость переме­ щения диаграммной ленты выпускаемых самопишущих потенциометров лежит в пределах от 20 до 54 000 мм/ч. У серийно выпускаемых приборов с дисковой диаграммой скорость вращения диаграммных дисков равна обычно одному обо­ роту за 24 ч, но может быть и другой.

1 Потенциометры класса точности 1,5 в настоящее время не выпускаются. 2 При относительной влажности, отличной от 60%, погрешность записи при­ бора будет увеличиваться, например, для потенциометров с шириной поля записи 250 мм погрешность записи увеличивается на 0,07% на каждые 10% относитель­

ной влажности.

Время прохождения указателем всей шкалы серийно выпускаемых потен­ циометров в зависимости от типа и модификации выбирается из ряда 0,25; 0,50: 1,0; 2,5; 5,0; 10 и 16 с.

Изменение показаний потенциометров с диапазоном измерения 10 мВ и более^ вызванное влиянием внешнего магнитного поля напряженностью 400 А/м, обра­ зованного переменным током частотой 50 Гц, при самых неблагоприятных фазе и-направлении поля не должно превышать d=0,5% диапазона измерений.

Изменение показаний потенциометров, вызванное влиянием паразитного сигнала между входными измерительными зажимами, действующего последова­ тельно с полезным сигналом (поперечная помеха, § 4-18), на 20% диапазона измерения приборов и имеющего любой фазовый угол, не должно превышать предела допускаемой основной погрешности потенциометров. Вариация показаний приборов при этом не должна превышать абсолютного значения предела допу­ скаемой основной погрешности.

Изменение показаний приборов, вызванное влиянием паразитного напря­ жения постоянного тока ипеременноготока слюбымфазовымуглом между любым измерительным зажимом и заземленным корпусом (продольная помеха, § 4-18) на всем диапазоне измерения приборов, не должно превышать 0,5 предела допу­ скаемой основной погрешности потенциометров. Вариация показаний приборов в этом случае не должна превышать абсолютное значение предела допускаемой основной погрешности.

При определении погрешности измерения температуры автоматическим потенциометром в комплекте с термоэлектрическим термометром необходимо иметь в виду, что предел допускаемой основной погрешности и изменение пока­ заний потенциометра под действием влияющих величин в пределах нормирован­ ной области их значений выражаются как приведенные погрешности в процен­ тах нормирующего значения измеряемой величины (§ 1-5), а допускаемая градуи­ ровочная погрешность термоэлектрического термометра и термоэлектродных проводов нормируется в виде абсолютной погрешности, выражаемой в милли­ вольтах (табл. 4-7-3 и 4-9-1).

Пример. Определим предельную погрешность измерения температуры перегретого водяного пара автоматическим самопишущим потенциометром класса 0.5 со шкалой 200—600°С (градуировка ХА) в комплекте с термоэлектрическим термометром типа ТХА-284 в нормальных условиях и предельную погрешность измерения температуры пара в эксплуатационных условиях. Потенциометр пока­ зывает температуру пара t = 565°С.

Определение погрешности при измерении температуры пара в нормальных условиях. Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности показаний и записи (скорость продвижения диаграммной ленты 20 мм/ч) потенциометром

бп= ± - + Ю 0=+ -Jg- • 100= ± 0,35%.

Допускаемое отклонение (погрешность) градуировки термометра ТХА-284 согласно табл. 4-7-3

Допускаемое"отклонение э. д. с. в паре между жилами термоэлектродных проводов ХА согласно табл. 4-9-1

Д£т.п= ± 0,15 мВ,

что соответствует согласно табл. П4-7-3 Д/Т.п = dt3,8°C или

Предельная абсолютная погрешность показаний для комплекта определя­ ется по формуле

Д£ПК=±УД £= + Д^+Д£=.П=

= ± ]/0,082+0,21а+0,15г= ± 0,27 мВ,

что соответствует согласно табл. П4г7-3 Д^п.к = ±6,8 «± 7 °С или

Предельная относительная погрешность записи среднесуточной температуры пара (ширина поля записи 250 мм) для комплекта определяется по формуле

где бпл »— погрешность определения среднесуточного значения температуры пара по диаграммной ленте; принимается равной допускаемой относительной погрешности планиметра, % (погрешность планиметра зависит от его конст­ рукции).

Принимая для полярного планиметра бпл = :±0,5%, определим по фор­ муле (4-17-1) предельную погрешность записи температуры пара для комплекта

б3.к= ±Уо,35а+0,942+0,672+0,52=+; 1,3%,

что соответствует à t 3.K = ± 565• 0,013 = ±7,3°С.

При определении приближенного значения предельной погрешности записи среднесуточной температуры пара погрешностью скорости перемещения диа­ граммной ленты можно пренебречь.

Если самопишущий потенциометр класса 0,5 имеетширину поля записи 160 мм, то пределы допускаемой основной абсолютной погрешности записи его

показаний и записи температуры автоматическим потенциометром в комплекте с термоэлектрическим термометром согласуется с опытными данными. Погреш­ ность показаний и записи температуры для комплекта по опытным данным полу­ чается по сравнению с расчетными значениями меньше на 10—15%.

Определение погрешности при измерении температуры пара в эксплуатацион­ ных условиях. Вначале выясним причины, которые могут вызывать изменение погрешности измерения температуры пара в эксплуатационных условиях по срав­ нению с нормальными.

При измерении температуры среды необходимо учитывать, что температура рабочего конца термометра может отличаться от действительной температуры среды. При измерении стационарной температуры перегретого водяного пара причинами этого являются теплообмен излучением между термометром и окру­ жающей его внутренней стенкой паропровода и отвод тепла по термометру вследствие теплопроводности (см. § 6-2, 6-4).

Систематические погрешности, происходящие вследствие теплообмена излу­ чением и теплопроводности, относятся к методическим погрешностям. Как пока­ зывают проведенные исследования, при соблюдении ряда условий методическими погрешностями при измерении температуры пара на ТЭС можно пренебречь.

Изменение показаний потенциометра при отсутствии методических погреш­ ностей и правильной его установке может быть вызвано действием влияющих величин (см. § 1-5).

Согласно техническим характеристикам автоматических потенциометров изменение показаний прибора, применяемого для измерения температуры пара

вкомплекте с термоэлектрическим термометром ТХА-284, может происходить:

1)за счет изменения температуры окружающего воздуха от 20dz5°C. Если это изменение не выходит из пределов расширенной области от 5 до 50°С, изменение показаний прибора на каждые 10СС не будет превышать

что соответствует согласно табл. П4-7-3 At± = =Ь0,8°С или

бх= ± ^ 100= + Ü 100= ± 0,14%.

Если температура окружающего воздуха в помещении, где установлен потен­ циометр, равна 45°С, то изменение показаний прибора не превышает

Ае1— ± 0,4-16,78 = ± 0,067 мВ,

100

что соответствует согласно табл. П4-7-3 At± = ±:1,7°С или

б1= ± ^ 100= ± g ^ 100= ± 0,30%;

2) за счет изменения напряжения питания силовой электрической цепи прибора. Если это изменение находится в пределах +10и —15% номинального значения, изменения показаний потенциометра не превышают

3) за счет влияния внешнего магнитного поля. Если напряженность внеш­ него магнитного поля, образованного переменным током частотой 50 Гц, не более

4Q0 Д/м, изменение показаний прибора не будет превышать

Ае3= ± 0,5- 16,78 =± 0,08 мВ,

100

что соответствует согласно табл. П4-7-3 А/3 = =±2°С или

ô3= ± ^ 1 0 0 = ± J g 100= ± 0,35%;

4-18. Принципиальные схемы автоматических потенциометров

В автоматических потенциометрах используется компенсацион­ ная мостовая измерительная схема. Напряжение, компенсирующее измеряемую термо-э. д. с. термоэлектрического термометра, в этой схеме получается как разность потенциалов в двух точках. Потен­ циал одной из точек определяется положением движка реохорда, а потенциал другой зависит от температуры свободных концов термометра. Это дает возможность, как будет показано ниже, осу-

в) Им

Рис. 4-18-1. Типовая принципиальная схема одноточечного автоматическЬго потенциометра.

ществить автоматическое введение поправки на изменение термо- э. д. с. термометра, вызываемое отклонением температуры свобод­ ных концов его от 0°С. Измерительная схема позволяет также выпол­ нять шкалы потенциометров односторонние, двусторонние и безнулевые (с подавлением нуля).

Ниже рассмотрим приведенную на рис. 4-18-1 типовую принци­

Rm— шунт реохорда, служащий для подгонки сопротивления пос­

Ел — Е (tK, g — Е (t„, t0)-, RH—‘ резистор для установления началь­ ного значения шкалы Е (/,„ t0); R6— резистор балластный для уста­ новки при различных градуировках определенного значения сопро-