7. Расчет узла измерения температуры сетевой воды за котлом

7.1. Выбор методов и средств измерения

Температура является физическим параметром, измерить который непосредственно нельзя, так как эталона для него в природе не существует.

Поэтому все методы, использующиеся в настоящее время для оценки данной величины, основаны на применении разнообразных датчиков, свойства которых связаны с температурой известными функциональными зависимостями. Среди этих свойств можно выделить следующие:

1. Температурное расширение.

2. Изменение давления в замкнутом контуре.

3. Изменение электрического сопротивления.

4. Возникновение ТЭДС.

5. Интенсивность теплового и светового излучения раскаленных тел.

Из анализа градуировочных характеристик стандартных промышленных Т.С., а также вышеописанных положений следует, что наиболее целесооб­разно будет выбрать термопреобразователь сопротивления ТС – 1088/1 (Элемер) градуировки 50П.

В качестве вторичного прибора будем использовать ИРТ – 5930н, так как в нем реализован компенсационный метод измере­ния, обеспечивающий высокую точность показаний.

7.2. Расчет измерительной схемы вторичного при­бора

Во вторичных приборах типа ИРТ – 5930н применяется мостовая компенсаци­онная схема. Принцип ее действия заключается в следующем: при изме­нении температуры измеряемой среды меняется сопротивление термопре­образователя сопротивления и в измерительной схеме появляется напря­жение небаланса, которое после преобразования и усиления управляет реверсивным двигателем, который перемещает движок реохорда до на­ступления состояния равновесия. Измерительная схема вторичного прибора пред­ставлена на рисунке 4.

Рисунок 4. Измерительная схема автоматического моста

– резисторы, составляющие плечи моста;

– сопротивление линии;

– сопротивление реохорда с шунтом;

– резистор предела шкалы;

– резистор ограничения напряжения питания моста.

7.3. Расчет измерительной схемы автоматического моста

7.3.1. Первый способ

1. Диапазон измеряемых температур:

°C

°C

°C

°C

2. Значения сопротивлений, соответствующих [11, стр. 10]:

3. Выбираем значения сопротивлений

4. Рассчитаем значение [11, стр. 10]:

5. Определим значение [11, стр. 10]:

6. Соотношение токов в ветвях с резисторами : m=1

7. Рассчитаем [11, стр. 11]:

8. Определим [11, стр. 11]:

9. Выберем значение тока, протекающего через ТС [11, стр. 11]:

10. Определим [11, стр. 11]:

11. Произведем проверку по мощности термометра сопротивления [11, стр. 11]:

12. Определим падение напряжения на реохорде [11, стр. 11]:

7.3.2. Второй способ (по упрощенной методике)

1. В зависимости от напряжения питания выбираем R₁= 300 Ом

2. Сопротивления R₂находятся из условий наименьшей температурной погрешности трехпроводной линии, что достигается равенством сопротивления смежных плеч при среднем положении движка реохорда [10, стр. 14].

Ом

3. Ом

Ом

4. Находим сопротивление R₃[10, стр. 14]:

Ом

5. Определяем ток, проходящий через термопреобразователь сопротивления [10, стр. 14]:

7.3.2. Третий способ (из условий максимальной чувствительности и допустимой мощности на термопреобразователе сопротивления)

Для минимизации сопротивления измерительной схемы, с целью увеличения чувствительности, из схемы исключают резистор ограничения тока R₁.

Начальные условия: 1) ; 2); 3)

1. Из условий протекания допустимого тока через термопреобразователь сопротивления найдем сумму сопротивлений верхней ветви моста [10, стр. 16]:

2. 

3. 

т.к.

4. ,

где ,

5. Сопротивление R₃ [10, стр. 16]:

6. Величина сопротивления R₂ из условий минимальной температурной погрешности работы трехпроводной линии [10, стр. 16]:

7. Сопротивление R₄ определяется из условий моста равновесия на нижнем пределе шкалы [10, стр. 16]:

8. Сопротивление пределов шкалы [10, стр. 16]:

, где R_р=90 Ом