Измерение температуры

Рассмотрим случай измерения температуры перед сужающим устройством на паропроводе свежего пара турбины К-200-130.

1.1. Измерение производится одним термоэлектрическим преобразователем (термоэлектрическим термометром) типа ТХА. В качестве вторичного прибора применен потенциометр ЭПП-09 с диапазоном измерений 200-600 °С. Его основная погрешность g _о.д =0, 5%.

Измеренное значение температуры пара перед сужающим устройством равно 545 °С.

В соответствии с ГОСТ 3044-77 основная погрешность термоЭДС термоэлектрических преобразователей (термоэлектрических термометров) ХА составляет

D ^т = 0, 16 + 2, 0 · 10^-4 (t - 300) мВ;

D ^т =0, 16 + 2, 0 · 10^-4 (545 - 300) = 0, 209 мВ,

что соответствует D = 4, 9 °С (см. градуировочные таблицы по ГОСТ 3044-77).

Относительная погрешность термоэлектрического термометра

.

Относительная погрешность вторичного прибора для данных условий

.

Среднее квадратическое отклонение основной погрешности измерительного канала

;

.

Для учета влияния дополнительных погрешностей на погрешность измерения вторичного прибора примем отклонение температуры окружающей среды от номинальной (20 °С) – 5 °С, отклонения частоты - 5% и напряжения питающей сети – 10%. В соответствии с НТД прибора ЭПП-09 этим отклонениям соответствуют следующие дополнительные погрешности (%):

g _t = 0, 05; g _f = 0, 5; g _u = 0, 5.

В соответствии с формулой (115) среднее квадратическое отклонение дополнительных погрешностей

.

Среднее квадратическое отклонение погрешности измерительного канала, согласно формуле (114), составит

.

Относительная погрешность измерения температуры d составит

d = 2s _к.и = 2 · 0, 55 = 1, 10 %.

Абсолютная погрешность измерения температуры

D = 545 · 1, 1 · 10^-2 = 6 °С.

Погрешность измерения температуры может быть существенно снижена с помощью поверки термоэлектрического термометра и вторичного прибора. Так, поверка термоэлектрического термометра ТХА по образцовому платиновому термоэлектрическому термометру позволяет снизить его погрешность с 4, 9 до 1 °С. Поверка всего измерительного канала снижает среднее квадратическое отклонение основной погрешности с 0, 49 до 0, 21 %. Среднее квадратическое отклонение погрешности канала составит после поверки

.

Дальнейшее повышение точности результатов дает исключение влияния внешних условий, создающих дополнительные погрешности (в данном случае отклонения от нормальных значений условий работы вторичного прибора). В этом случае G_к.и = G_ок.и = 0, 21 % и d = 0, 42 %.

Наконец переход на дублированное измерение температуры (два термоэлектрических термометра, каждый из. которых выведен на отдельный вторичный прибор) позволяет снизить относительную погрешность в раз, т.е.

,

чему соответствует абсолютная погрешность измерения температуры

D = 545 · 0, 003 = ±1, 64 °С.

Рис. П.1. Схемы каналов измерения основных технологических параметров:

ТТ, ТН - измерительные трансформаторы тока и напряжения; ИПМ - измерительный преобразователь мощности; ИВК - информационно-вычислительный комплекс; СУ - сужающее устройство; ПИП - первичный измерительный преобразователь; ДН - делитель напряжения; КУП - компенсационные удлиняющие провода; УКНП - устройство коммутации, нормализации и преобразования

Таким образом, снижение погрешностей отдельных звеньев измерительного канала позволило повысить точность измерения температуры пара почти в 4 раза.

В примере не учтена погрешность отсчета показаний прибора, которая должна приниматься равной половине цены деления шкалы.

1.2. Измерение производится одним термоэлектрическим термометром ТХА. В качестве вторичного прибора применен переносный потенциометр ПП-63.

В соответствии с пп. 1.1 настоящего приложения относительная погрешность термоэлектрического термометра составляет 0, 9 %.

В соответствии с НТД основная погрешность потенциометра ПП-63 g _о.д = 0, 05 %. В рассматриваемом случае при t = 545 °C V = 22, 57 мВ. При выбранном верхнем пределе измерений 25 мВ относительная погрешность

.

Среднее квадратическое отклонение основной погрешности измерительного канала

.

Дополнительная погрешность вторичного прибора, согласно НТД, равна основной погрешности при изменении температуры окружающей среды на ±5 °С. Принимая D t = 10 °С, имеем .

Среднее квадратическое отклонение погрешности измерения температуры

.

Относительная погрешность измерения температуры

d = 2 · 0, 45 = 0, 9 %.

Абсолютная погрешность

D = 545 · 0, 9 · 10^-2 = 4, 9 °С.

Используя методы, указанные в п. 1.1 настоящего приложения, можно также существенно повысить точность измерения температуры.

Первичные термоэлектрические термометры следует подвергать старению и градуировать до и после опытов.