СИТ для испытаний при температуре

8 сообщений в этой теме

Рекомендуемые сообщения

Добрый день!

Текст немного не отформатирован, формулы не отображаются, если нужно, можно скачать прикрепленный файл Microsoft Office Word 2003

Прошу оказать помощь в подборе средств измерительной техники для проведения испытаний материалов при повышенных температурах.

Приведу пример применяемых СИТ, входящих в систему измерения температуры на нашем предприятии и на соседнем:

1. Термопара ТП

Используются термоэлектрические преобразователи типа ТХА (К) 1-го класса по ГОСТ 6616-94 (тип К 1-го класса Стандарт МЭК 60584-1:2016). Рабочий диапазон до 1000 °С. Предел допускаемого отклонения в диапазоне от 20 °С до 375 °С не более ± 1,5 °С; в диапазоне от 375 °С до 1000 °С не более ± 0,004×t.

2. Компенсационные провода КП

Используются провода из сплавов, отличных от сплавов проволоки ТП. Допустимые отклонения для провода типа КС класса допуска 2 ± 100 мкВ, что соответствует ± 2,5 °С при t = 900 °С Стандарт МЭК 60584-3:2016.

3. Холодный спай ТП (свободный конец) ХС

Для создания постоянной температуры свободных концов ТП используется бак с двумя отделениями. Во внутреннем баке с маслом смонтированы свободные концы компенсационных проводов. Во внешнем баке циркулирует техническая вода. Конструкция бака холодного спая позволяет минимизировать изменения температуры свободных концов в течении времени испытания.

Для определения температуры свободных концов ТП определяется  температура масла в баке холодного спая, в котором смонтированы концы компенсационных проводов.

Температура свободных концов ТП определяется по термометру стеклянному ртутному типа ТЛ-2 по ГОСТ 215-73. Диапазон измерения температур от 0 °С до 50 °С, предел допускаемой погрешности измерения ± 1 °С. 

4. Прибор регистрирующий ПР

Используется потенциометр переносной постоянного тока типа ПП-63 в рабочем диапазоне от 0 мВ до 50 мВ. Погрешность измерения рассчитывается в вольтах по формуле в паспорте. При переводе в градусы Цельсия на разных температурах будут разные значения погрешности. Наибольшее значение погрешности при t = 1000 °С составляет D (здесь и далее - дельта, абсолютная погрешность) = ± 1,2 °С. 

Основные требования к проведению испытаний при повышенных температурах по ГОСТ 10145:

1. Холодный спай (свободный конец) термопары в процессе испытаний должен иметь постоянную температуру.

2. Допустимые предельные отклонение от заданной температуры в любой момент времени испытания в любой точке расчетной длины образца

Диапазоны температур при длительных испытаниях,°С                  Допустимое отклонение от заданной температуры, °С

до 600                                                                                                         ± 3

от 600 до 900                                                                                             ± 4

от 900 до 1200                                                                                           ± 6

Расчет суммарной погрешности измерения температуры производим по формуле:

не отображается, приведен в прикрепленном файле Microsoft Office Word 2003

Пример расчета суммарной погрешности измерения температуры испытания равной, например, 890 °С:

не отображается, приведен в прикрепленном файле Microsoft Office Word 2003  Полученное значение 4,65 °С

Допустимое отклонение в диапазоне от 600 °С до 900 °С составляет ± 4 °С. Таким образом метрологические характеристики существующих СИТ, не только не обеспечивают запас по точности для достоверности регистрируемых значений температуры испытания, но их суммарная погрешность измерения превышает допустимые отклонения от температуры испытания. Я даже не говорю когда для удобства и оперативности регистрирующий прибор класса 0,05 (D = ± 1,2 °С) заменяют на регистраторы технологические, например РМТ 49D пр-ва НПП «ЭЛЕМЕР», у которого только основная приведенная погрешность более 0,5%, что на диапазоне 1000 °С составляет ± 5 °С.

Но есть ещё один интересный момент. В ОСТ1 90092-79 «Клеи. Метод определения длительной прочности на сдвиг при растяжении» в разделе 1 «Оборудование для испытания» есть следующие указания:

П.1.6. «Контроль температуры на образце… осуществляют термопарой ГОСТ 6616 с потенциометром класса 0,05…». Нет никаких требований к классу термопар, а соответственно и их допустимым отклонениям на измерение температуры.

П.1.7. Термопары должны систематически поверятся по образцовой термопаре второго разряда…». Явное указание на то, что речь идет о термопарах второго класса (согласно поверочным схемам)!

 

Из всего этого образовались вопросы:

1. Каким образом проводить контроль температуры испытания с выполнением требований ГОСТ 10145, используя существующее оборудование? Оборудование было закуплено и введено в эксплуатацию в те времена, когда выпускались или обновлялись эти самые НД. Никаких новых требований, в части увеличения точности, к испытаниям с тех пор не предъявлялось.

2. Мы сейчас пытаемся снизить погрешность, повысить автоматизацию создания, поддержания и контроля температуры, автоматизировать запись и т.д. Но при замене потенциометра ПП-63 с погрешностью ± 1,2 °С и термометра ТЛ-2 с погрешностью ± 1 °С на микропроцессорный терморегулятор класса 0,2, получаем туже погрешность ± 2 °С. При всех положительных моментах внедрения автоматики, чисто по погрешности измерения температуры испытания, получаем точь в точь ту же картину.   

Расчет суммарной погрешности измерения температуры испытания 890 °С при применении следующих СИТ:

-     удлинительные провода DУП класса допуска 1 с погрешностью ± 60 мкВ, что соответствует ± 1,5 °С при t = 900 °С (Стандарт МЭК 60584-3:2016);

-     прибор регистрирующий DПР - микропроцессорный терморегулятор класса 0,2 (погрешность измерения ± 2 °С);

-     термопары типа К класса 1 Стандарт МЭК 60584-1:2016 :

не отображается, приведен в прикрепленном файле Microsoft Office Word 2003  Полученное значение 4,38 °С

Какие СИТ выбрать для контроля температуры?

3. Может, есть специалисты, которые внедряли у себя подобные системы и производили расчеты погрешности измерения, поделитесь опытом, пожалуйста.

Запрос о подборе СИТ для испытаний при темепратуре.doc

Поделиться этим сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
В ‎13‎.‎02‎.‎2018 в 21:36, VadiLaMa сказал:

4. Прибор регистрирующий ПР

Используется потенциометр переносной постоянного тока типа ПП-63 в рабочем диапазоне от 0 мВ до 50 мВ. Погрешность измерения рассчитывается в вольтах по формуле в паспорте. При переводе в градусы Цельсия на разных температурах будут разные значения погрешности. Наибольшее значение погрешности при t = 1000 °С составляет D (здесь и далее - дельта, абсолютная погрешность) = ± 1,2 °С. 

  pasport_potenciometra_pp63.pdf

В ‎13‎.‎02‎.‎2018 в 21:36, VadiLaMa сказал:

3. Холодный спай ТП (свободный конец) ХС

...  Температура свободных концов ТП определяется по термометру стеклянному ртутному типа ТЛ-2 по ГОСТ 215-73. Диапазон измерения температур от 0 °С до 50 °С, предел допускаемой погрешности измерения ± 1 °С. 

Температуру свободных концов нужно измерять термометром ТЛ-4 (№1 с диапазоном от -30 до +20 °С) и обязательно вводить поправку на выступающий столбик:  https://metrologu.ru/topic/23032-расчет-по-термопарам/?do=findComment&comment=226647

В ‎13‎.‎02‎.‎2018 в 21:36, VadiLaMa сказал:

2. Компенсационные провода КП

Используются провода из сплавов, отличных от сплавов проволоки ТП. Допустимые отклонения для провода типа КС класса допуска 2 ± 100 мкВ, что соответствует ± 2,5 °С при t = 900 °С Стандарт МЭК 60584-3:2016.

Компенсационные провода  - да, лучше использовать класса допуска 1 или откалибровать (в хорошем смысле) так, как это приведено, например, здесь: https://metrologu.ru/topic/23526-компенсационные-провода/?do=findComment&comment=170611  Там же можно посмотреть и  ГОСТ 30409 «Преобразователи термоэлектрические. Удлинительные и компенсационные провода. Допуски и система идентификации»: https://metrologu.ru/topic/23526-компенсационные-провода/?do=findComment&comment=170292

Хорошим решением может стать применение кабельных ТП без удлинительных проводов...

В ‎13‎.‎02‎.‎2018 в 21:36, VadiLaMa сказал:

1. Термопара ТП

Используются термоэлектрические преобразователи типа ТХА (К) 1-го класса по ГОСТ 6616-94 (тип К 1-го класса Стандарт МЭК 60584-1:2016). Рабочий диапазон до 1000 °С. Предел допускаемого отклонения в диапазоне от 20 °С до 375 °С не более ± 1,5 °С; в диапазоне от 375 °С до 1000 °С не более ± 0,004×t.

Ну, если вы хотите получить качественные измерения, придется выбрать ТП с НСХ ПП(S)...   А то ведь о методических нюансах измерения собственно температуры в изделии - еще и не говорили...

В ‎13‎.‎02‎.‎2018 в 21:36, VadiLaMa сказал:

 повысить автоматизацию создания, поддержания и контроля температуры, автоматизировать запись и т.д.

Неужто на поток чего-то поставили?  Во-от, наверное, золотая жила-а...

Изменено пользователем boss

Поделиться этим сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

boss, благодарю за комментарии и информацию, завтра почитаю, разберусь.

Поделиться этим сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
В 13.02.2018 в 22:49, boss сказал:

По формуле в паспорте для НСХ ТП ХА(К) при t = 1000 °С абсолютная погрешность измерения ТЭДС составит Δ = ±0,0012 °С (±0,046 мВ)

Как Вам удалось получить столь мизерное значение погрешности в градусах Цельсия?

1000 °С соответствует 41,276 мВ, 1001 °С - 41,315 мВ, соответственно 1 °С равен 0,039 мВ, как видно, даже без подсчётов, погрешность равная ±0,046 мВ больше 1 °С.

Поделиться этим сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
17 часов назад, VadiLaMa сказал:

Как Вам удалось

Чей-то обшибся, однако. Подтер предыдущее сообщение

Поделиться этим сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
В 13.02.2018 в 22:49, boss сказал:

А то ведь о методических нюансах измерения собственно температуры в изделии - еще и не говорили...

boss, если Вас не затруднит, опишите пожалуйста, что Вы имеете ввиду. Или "отошлите" в нужную ветку. Спасибо.

Поделиться этим сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
11 часов назад, VadiLaMa сказал:

 что Вы имеете ввиду.

характеристики технологического оборудования (печи): вид нагрева (электро, газ), количество зон регулирования, тип регулятора, расположение нагревателей, габариты изделия по отношению к полезному объему, градиент температуры в печи, периодичность контроля ТП, использование защитного чехла для ТП, материал изделия, расстояние от изделия до ТП и т.д.   Все эти параметры влияют на точность измерения и поддержания температуры.

Поделиться этим сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Понял, спасибо за полный перечень необходимых параметров. Наверное, нужно было всё изначально описать. Не подумал.

1. Мы проводим испытания материалов на разрыв при повышенной температуре и на длительную прочность. Испытываем образцы, длина рабочей части которых, как правило, 25 мм. ГОСТ на испытания требует контролировать образцы такой длины в двух крайних точках рабочей части. Поэтому с обоих концов рабочей части образца плотно привязываем 2 термопары шнурами из асбоволокна. При этом, горячий спай ТП плотно прилегает к телу образца, после чего полностью запаковываем горячий спай, наматывая на него в несколько слоёв шнур асбоволокна для теплоизоляции.

2. В печи испытательной машины смонтированы два отдельно регулируемые электронагревателя (проволока из фехрали/нихрома, намотанная на трубу), образец устанавливается внутрь трубы, посередине печи. Высота печи 900мм, длина всего образца 60-80мм, рабочая часть 25-40мм. Среда: воздух. Термопара: на термопарные провода нанизаны бусы чешуйчатые керамические по всей длине термопары. Горячий спай выступает за бусы на 1,5-2 витка, на свободные концы надеты трубки ПХВ.  Контроль температуры образца в 2 точках и разницу между 2-я ТП контролируем ежеминутно или раз в 5-10 минут, в зависимости от загрузки оборудования и лаборантов. Согласно ГОСТ, достаточно контролировать 1 раз в 2 часа, при условии, что печи испытательных машин поддерживают заданную температуру с точностью до +- 3 градуса Цельсия до 600 градусов и т.д. В паспорте на печь машины указано, что температурная константа составляет 2 градуса во всём диапазоне. Но машины старые и кто их знает, вдруг будет сбой и испытание приведёт к браку образца.

3. Для снижение загрузки лаборантов и обеспечения ежесекундного (безостановочного) контроля и поддержания заданной температуры во время всего испытания (стандартные базы: 40, 50 и 100 часов) мы вводим автоматизацию этого процесса (писал об этом выше). К сожалению класс приборов 0,2, которые мы можем себе позволить, не позволяет снизиться до требуемых пределов погрешности. Разница между приборами классов 0,2 и 0,1 доходит до 10 раз, а нам необходимо оборудовать терморегуляторами 25 машин. Такие суммы никто не выделит.

Поэтому думаю, что можно выжать из такой ситуации.

Поделиться этим сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи

Создать аккаунт

Зарегистрировать новый аккаунт в нашем сообществе. Это несложно!

Зарегистрировать новый аккаунт

Войти

Есть аккаунт? Войти.

Войти

  • Недавно просматривали   0 пользователей

    Ни один зарегистрированный пользователь не просматривает эту страницу.