Сучасний стан наукових досліджень та технологій в промисловості (Oct 2020)
ЗМЕНШЕННЯ ВПЛИВУ НЕОДНОРІДНОСТІ ТЕРМОПАР НА РЕЗУЛЬТАТ ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ
Abstract
Предметом дослідження у статті є високоточні вимірювання температури термопарами, електроди яких деградували через тривалу дію високої температури при експлуатації. Швидкість деградації приблизно пропорційна температурі сталої експлуатації ділянок електродів термопар та часу експлуатації. Деградація є причиною двох видів похибки – від дрейфу функції перетворення (її поступової зміни протягом часу експлуатації) та від набутої термоелектричної неоднорідності електродів термопар (проявляє себе як зміна функції перетворення термопари при зміні профілю температурного поля навіть при сталих температурах робочого та вільних кінців). Метою статті є дослідження методу підвищення точності вимірювання температури термопарами, що мають значну, набуту у процесі експлуатації, термоелектричну неоднорідність. Мета досягається шляхом стабілізації профілю температурного поля вздовж електродів термопар, тоді похибка від їх набутої термоелектричної неоднорідності не може себе проявити. Завдання: оцінка похибок вимірювання температури за допомогою термопар, розроблення методу підвищення точності вимірювання температури неоднорідними термопарами, засобу стабілізації профілю температурного поля, методів керування профілем температурного поля та експериментальні дослідження пропонованих методів керування. Використовуються загальновідомі методи: конструювання обладнання із заданими параметрами та обмеженнями, обчислення шляхом рішення системи лінійних рівнянь, формування необхідної функціональної залежності за допомогою нейронної мережі, експериментальні дослідження. Отримано такі результати. Стабілізація профілю температурного поля дає змогу зменшити вплив набутої термоелектричної неоднорідності термопар, яка за даними літератури, може сягати 11°С, до рівня 1,3°С. Показано, що розроблений засіб стабілізації профілю температурного поля – багатозонна трубчата піч – через тісний тепловий зв'язок між зонами, вимагає багатоканального регулятора, не схильного до самозбудження. Запропоновано два методи керування профілем температурного поля – на основі рішення системи лінійних рівнянь та нейромережевий метод, у якому нейронна мережа навчається безпосередньо на багатозонній печі. Висновки. Як показали проведені експериментальні дослідження, пропоновані методи не дають змоги похибці від набутої термоелектричної неоднорідності термопар проявити себе, що забезпечує можливість підвищення точності та метрологічної надійності вимірювання температури існуючими типами термопар.
Keywords
