CS249939B1 - Measuring system of temperature difference with automatic measuring accuracy checking and large scanning reliability - Google Patents

Description

Vynález rleši merací systém teplotného rozdielu s automatickou kontrolou přesnosti merania v čase a velkou spolahlivosťou snímania, spadá do odboru merania teplot.

Meracie systémy sa vo všeobecnosti skladajú zo snímačov, meracích trás a meracích prostriedkov. V meracích systémoch pre meranie teplot a teplotných rozdielov sa používajú často ako snímače odporové teploměry a termoelektrické články. Meracie prostriedky sú budované na prvkoch analógovej, resp. číslicovej techniky. Silný vplyv na přesnost a spolehlivost meracích systémov pri meraní teplot a teplotných rozdielov máju snímače. Pri porovnaní odporových teplomerov a termoelektrických článkov z hradiska přesnosti ia spolahlivosti merania vyznačuji! sa tieto navzájom určitými prednosťami a nedostatkami. Medzi přednosti odporových teplomerov patří najma ich velká dosiahnutelná přesnost, medzi nedostatky nízká spolahlivosť (najma pri výskyte mechanických vibrácií), nemožnost lokálnych meraní, velká časová konstanta a potřeba napájania. Medzi přednosti termoelektrických článkov patří ich jednoduchost’, malé rozměry, malá časová konstanta, nepotrebnosť napájania, vysoká spolahlivosť, medzi nedostatky malá přesnost.

Přesnost merania teplot s odporovými teplomermi a s termoelektrickými článkami v prevádzkových meraniach, pokia! zanedbáváme ďalšie chyby na trase a meracích prístrojoch, múže dosiahnuť u odporových teplomerov cca stotiny °C, u termoelektrických článkov z obecných kovov cca 1 °C. Relativné malá přesnost merania s termoelektrickými článkami je spúsobená najma tým, že nie je možné preniesť overené hodnoty termoelektrických článkov z laboratória do reálných podmienok. Podlá najnovších platných teorií nevzniká termonapatie v meracom konci termoelektrického článku, ale v jednotlivých elektrodách termoelektrického článku vplyvom teplotného spádu po jeho· dlžke, pričom nie je možné pri ověřovaní v laboratóriu zabezpečit, aby bol teplotný spád po dlžke termoelektrického článku identický s teplotným spádom po dížke v prevádzkových podmienkach. Vo svete sú známe aj také meracie systémy, ktoré využívajú súčasne odporový teploměr a dva termoelektrické články, aby sa zlúčili niektoré přednosti a odstranili niektoré nedostatky oboch druhov snímačov. Doteraz známe meracie systémy teplot a teplotných rozdielov mali dve nevýhody. Meracie systémy si v čase automaticky nekontrolovali přesnost merania a ich spolahlivosť snímania nebola dostatečná pre extrémně ťažké prevádzkové podmienky.

Vysšie uvedené nevýhody meracích systémov odstraňuje merací systém teplotného rozdielu s automatickou kontrolou přesnosti a velkou spolahlivosťou snímania, ktorého podstatou je, že porovnávacie konce termoelektrických článkov v horúcej rezerve a termoelektrických článkov v studenej rezerve sú vyvedené do izotermickej krabice, odporové teploměry sú připojené na zdroj prúdu cez vypínací kontakt, slúžiaci na meranie parazitných termonapatí, odporový normál a napájacie vetvy termoelektrických článkov v studenej rezerve, ďalej sú odporové teploměry prostredníctvom meracích vetiev termoelektrických článkov v studenej rezerve a · termoelektrických článkov v horúcej rezerve, odporový normál a termoelektrické články v horúcej rezerve cez přepínač meracích miest připojené na vstup analógovo-číslicového prevodníka volné programovatelného zariadenia na spracovanie informácií, ktoré slúžia na výpočet výberovej smerodatnej odchýlky z teplotných rozdielov dvojív odporových teplomerov umiestnených v identickej teplote, na overovanie termoelektrických článkov v horúcej rezerve, prostredníctvom odporových teplomerov a na automatické prepínanie výsledkov merania z odporových teplomerov na meranie z ověřených termoelektrických článkov v horúcej rezerve v případe výskytu porúch na odporových teplomeroch, pričom termoelektrické články v studenej rezerve vyvedené na svorkovnicu slúžia na meranie v případe súčasných porúch odporových teplomerov a termoelektrických článkov v horúcej rezerve.

Vytvořením meracieho systému teplotného rozdielu podlá navrhovaného riešenia, využívajúceho pre meranie teplot a teplotných rozdielov kombináciu odporových teplomerov a termoelektrických článkov, sa vhodné kíbia přednosti oboch druhov snímačov — přesnost a spolahlivosť — a naviac sa získajú nové vyššie účinky. Dvojnásobným meraním teploty a teplotného rozdielu z odporových teplomerov zvýši sa přesnost merania teploty a teplotného rozdielu. Z meraných teplotných rozdielov dvojíc odporových teplomerov umiestnených v identickej teplote, získá sa možnost sledovania přesnosti merania z odporových teplomerov v čase. Paťnásobným snímáním teploty na jednom z miest teplotného rozdielu, kde sa 2-krát snímá teplota prostredníctvom odporových teplomerov, 1-krát prostredníctvom termoelektrického článku v horúcej rezerve a 2-krát prostredníctvom termoelektrických článkov v studenej rezerve, získá sa extrémně vysoká spolahlivosť snímania aj v ťažkých prevádzkových podmienkach. Pri poruche merania v důsledku prerušenia odporového teploměru sa výstup meracieho systému automaticky přepíná na meranie z termoelektrických článkov v horúcej rezerve, ktoré sú před ich použitím overené prostredníctvom odporových teplomerov, zistí a vypíše sa adresa přerušeného meracieho obvodu odprového teploměru. Takto využívané termoelektrické články v horúcej rezerve získajú presnosť merania, ktorá sa blíži k přesnosti merania s odpo249939 rovými teplomermi. Pri súčasnej poruche odporových teplomerov a termoelektrických článkov v horúcej rezerve, možno po přepojení využit pre meranie teplotného· rozdielu termoelektrické články v studenej rezerve.

Na pripojenom výkrese je znázorněná schéma meracieho systému teplotného rozdielu podl'a vynálezu.

Merací systém teplotného rozdielu s automatickou kontrolou přesnosti a velkou spolahlivosfou snímania má teplotně snímače urniestnené v miestach teplotného rozdielu 1, pričom každý teplotný snímač obsahuje dva odporové teploměry 2, jeden termoelektrický článok v horúcej rezerve 3 a dva termoelektrické články v studenej rezerve 4. V izotermickej krabici 5 sú termostatované porovnávacie konce termoelektrických článkov v horúcej rezerve 3 a termoelektrických článkov v studenej rezerve

4. Prúdový zdroj S napája cez vypínací kontakt 7 odporový normál 8 a napájacie vetvy termoelektrických článkov v studenej rezerve 4 odporové teploměry 2. Merací systém ďalej obsahuje svorkovnicu 9, přepínač meracích miest 10, analógovo-číslicový prevdník 11, ovládací prvok 12, voíne programovatelné zariadenie pre spracovanie informácií 13 a indikačně a zapisovacie zariadenie 14. Přepínač meracích miest 10, analógovo-číslicový převodník 11, ovládací prvok 12 a indikačně a zapisovacie zariadenie 14 tvoria periférie volné programovatelného· zariadenia pre spracovanie informácií

13. Napájacie vetvy termoelektrických článkov v studenej rezerve 4 slúžia pre napájanie odporových teplomerov 2, meracie vetvy termoelektrických článkov v studenej rezerve 4 a termoelektrických článkov v horúcej rezerve 3 slúžia pre meranie napaťových úbytkov z odporových teplomerov 2. Termoelektrické články v horúcej rezerve 3 a termoelektrické články v studenej rezerve 4 slúžia zároveň na meranie teplotných rozdielov. Merací systém móže pracovat v 3 režiinoch, podlá technického stavu teplotných snímačov. V základnom režime, kedy sa nevyskytlo žiadne prerušeme odporových teplomerov 2, v režime horúcej rezervy, kedy je porušený jeden, resp. viacero odporových teplomerov 2 a systém využívá pre meranie termoelektrické články v horúcej rezerve 3 a v· režime prevádzky studenej rezervy, kedy sú súčasne přerušené odporové teploměry 2 a termoelektrické články v horúcej rezerve 3 a systém využívá pre meranie termoelektrické články v studenej rezerve 4. V základnom režime sa snímajú v každom meracom cykle napaťové úbytky z odporových teplomerov 2, napaťové signály z termoelektrických článkov v horúcej rezerve 3 a napaťový úbytok z odporového normálu 8. Před spracovaním nameraných údajov v meracom cykle, kontroluje volné programovatelné zariadenie pre spracovanie informácií 13, podl'a velkosti napatia na odporovom normále 8 prerušenosť me racích obvodov odporových teplomerov 2. V případe, že meracie obvody odporových teplomeroch sú nepřerušené, počítá voTne programovatelné zariadenie pre spracovanie informácií 13 z napaťových úbytkov odporových teplomerov 2 a napáťového úbytku z odporového normálu 8 teploty zo všetkých odporových teplomerov 2, teplotně rozdiely miest teplotného rozdielu 1 a teplotně rozdiely dvojíc odporových teplomerov 2, ktoré ležia v identickej teplote. Ďalej z napaťových signálov· termoelektrických článkov v horúcej rezerve 3 počítá teplotně rozdiely miest teplotných rozdielov 1. Pri výpočte teplot z odporových teplomerov 2 třeba zohladňovat parazitně termonapatia na meracích trasách, ktoré sa superponujú na napaťové úbytky z odporových teplomerov 2. Parazitně termonapatie na meracích trasách sa získává pri přerušení prúrového napájacieho· obvodu odporových teplomerov 2 vypínacím kontaktom 7. Frekvencia merania parazitných termonapatí závisí od rýchlos.ti změny teploty v čase po· dížke meracích trás. Ovládanie vypínacieho kontaktu, v závislosti od frekvencie merania parazitných termonapatí, možno prevádzať prostredníctvom ovládacieho· prvku 12 volné programovatelného zariadenia pre spracovanie informácií 13, resp. ručně. Z vypočítaných teplotných údajov pre merací cyklus v základnom režime vystupujú údaje o teplotách a teplotnom rozdiele miest teplotného rozdielu 1 počítaných z odporových teplomerov 2 na indikačně a zapisovacie zariadenie 14. Údaje o meraných rozdielov dvojíc odporových teplomerov 2, ktoré ležia v identickej teplote sa využívajú pre výpočet výberovej smerodatnej odchýlky. Výběrová směrodatná odchýlka charakterizuje presnosť meracieho systému, prostredníctvom nej je možné sledovat presnosť merania s odporovými teplotami 2 v čase. Počet meracích cyklov, v priebehu ktorých sa počítá výběrová směrodatná odchýlka, závisí od přesnosti s akou má výběrová směrodatná odchýlka nahradzovať smerodatnú odchylku systému merania s odporovými teplomermi 2. Údaje teplotných rozdielov miest teplotného rozdielu 1, získané súčasne z odporových teplomerov 2 a termoelektrických článkov v horúcej rezerve 3 sa využívajú pre získanie opravných koeficientov pre termoelektrické články v horúcej rezerve 3. Opravné koeficienty sa získavajú pre každý merací cyklus, z nich sa potom filtrováním získavajú výsledné opravné koeficienty. Počet meracích cyklov, ktoré sú zohledňované pri výpočte výsledných opravných koeficientov závisí od přesnosti analógovo-číslicového prevodníka, od jeho vlastností pre potlačenie rušivých napatí a od úrovně rušivých napatí na meracích trasách. Takto získané výsledné opravné koeficienty sú výsledkom overovania termoelektrických článkov v horúcej rezerve 3, prostredníctvom

24993?!

odporových teplomerov 2 v reálných podmienkach, využívajú sa v případe poruchy odporových teplomerov 2. V praktických prípadoch móže byť počet meracích cyklov, v priebehu ktorých sa počítá výběrová směrodatná odchýlka a výsledné opravné koeficienty v rozsahu 1 až 100. (Jeden merací cyklus pre výpočet výberovej smerodatnej odchýlky by postačoval jedine v případe, keby sa výsledný teplotný rozdiel skladal z niekolkých dielčích teplotných rozdielov.) V případe, že v meracom cykle po zosnímaní zistí volné programovatelné zariadenie pre spracovanie informácií 13, že je niektorý z meracích obvodov odporových teplomerov 2 přerušený, začína merací systém pracoval v režime horúcej rezervy. V tomto režime zistí volné programovatelné zariadenie pre spracovanie informácií 13 adresnost přerušeného meracieho obvodu odporových teplomerov 2 a vypočítá teplotně rozdiely miest teplotného rozdielu 1 už z ověřených termoelektrických článkov v horúcej rezerve 3. Na indikačně a zapisovacie zariadenie vypíše adresu přerušeného meracieho obvodu odporových teplomerov 2 a teplotně rozdiely z termoelektrických článkov v horúcej rezerve 3. Adresa přerušeného meracieho obvodu odporových teplomerov 2 sa zisťuje na základe velkosti napáťových úbytkov z odporových teplomerov

2. Na nepřerušených meracích obvodoch odporových teplomerov 2 sú měrné napáťové úbytky přibližné rovné nule, na prerušenom meracom obvode je meraný napěťový úbytok rovný napatiu nezataženého prúdo vého zdroja 6. Teplotně rozdiely miest teplotného rozdielu 1 z termoelektrických článkov v horúcej rezerve 3 sa počítajú s výslednými opravnými koeficientami, získanými při ověřovaní prostřednictvím odporových teplomerov 2, v základnom režime. Takýmto spósobom sa podstatné zvýši přesnost merania teplotného rozdielu z termoelektrických článkov v horúcej rezerve 3, ktorá sa blíži к přesnosti merania teplotného rozdielu z odporových teplomerov 2. V případe, že sa na jednom, resp. oboch teplotných snímačoch prerušia súčasne odporové teploměry 2 a termoelektrické články v horúcej rezerve 3, móže pracovat’ merací systém v režime studenej rezervy. V tomto režime je potřebné přepojit' termoelektrické články v studenej rezerve 4 na miesta termoelektrických článkov v horúcej rezerve 3, na přepínači meracích miest 10, v mieste medzi svorkovnicou 9 a prepínačom meracích miest 10.

Výhodné možno uvedený merací systém použit v případe, keď sa teplotný rozdiel meria viacnásobne. Ako příklad možno uviesť viacnásobné meranie teplotného rozdielu chladivá jádrového reaktora na jednotlivých chladiacich slučkách. V takomto případe možno· sledovat přesnost meracieho systému prostredníctvom výberovej smerodatnej odchýlky pre každý jednotlivý merací cyklus. Vhodnou volbou odporového normálu v schéme meracieho systému možno eliminovat' vplyv, systematickej chyby analógovo-číslicového prevodníka na meranú teplotu prostredníctvom odporových teplomerov.

Claims (2)

1. PREDMET

   1. Merací systém teplotného rozdielu s automatickou kontrolou přesnosti merania a velkou spolahlivosťou snímania, využívajúci pře snímanie teplot kombináciu odporových teplomerov a termoelektrických článkov, signály, z ktorých sú merané analógovo-číslicovým prevodníkom, vyhodnocované vol'ne programovatelným zariadením na spracovanie informácií, zobrazované indikačným a zapisovacím zariadením sa vyznačuje tým, že porovnávacie konce termoelektrických článkov v horúcej rezerve (3) a termoelektrických článkov v studenej rezerve (4) sú vyvedené do izotermickej krabice (5), odporové teploměry (2) sú připojené na zdroj prúdu (6) cez vypínací kontakt (7) slúžiaci na meranie parazitných termonapátí, odporový normál (8) a napájacie vetvy termoelektrických článkov v studenej rezerve (4), ďalej sú odporové teploměry (2) prostredníctvom meracích vetiev termoelektrických článkov v studenej rezerve (4) a termoelektrických článkov v horúcej rezerve (3), odporový normál (8) a termoelektrické články v horúcej rezerve (3) cez přepínač meracích miest (10) připojené na ynAlezu vstup analógovo-číslicového prevodníka (11) volné programovatelného zariadenia na spracovanie informácií (13), ktoré slúži na výpočet výberovej smerodatnej odchýlky z teplotných rozdielov dvojíc odporových teplomerov (2) umiestnených v identickéj teplotě, na overovanie termoelektrických článkov v horúcej rezerve (3) prostredníctvom odporových teplomerov (2) a na automatické přepínáme výsledkov merania z odporových teplomerov (2) na meranie z ověřených termoelektrických článkov v horúcej rezerve (3) v případe výskytu porúch na odporových teplomeroch (2), pričom termoelektrické články v studenej rezerve (4) vyvedené na svorkovnicu (9) slúžia na meranie v případe súčasných porúch odporových teplomerov (2) a termoelektrických článkov v horúcej rezerve (3).
2. 2. Merací systém teplotného rozdielu podlá bodu 1, sa vyznačuje tým, že vypínací kontakt (7) v napájacom okruhu odporových teplomerov (2) je spojený s ovládacím prvkom (12) voTne programovatelného zariadenia pre spracovanie informácií (13).