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

Description

249939

Vynález rieši merací systém teplotnéhorozdielu s automatickou kontrolou přesnos-ti merania v čase a velkou spolahlivostousnímania, spadá do odboru merania teplot.

Meracie systémy sa vo všeobecnosti skla-dajú zo snímačov, meracích trás a meracíchprostriedkov. V meracích systémoch pre me-ranie teplot a teplotných rozdielov sa po-užívajú často ako snímače odporové teplo-měry a termoelektrické články. Meracie pro-striedky sú budované na prvkoch analógo-vej, resp. číslicovej techniky. Silný vplyv napřesnost a spolehlivost meracích systémovpři meraní teplůt a teplotných rozdielov má-jů snímače. Pri porovnaní odporových tep-lomerov a termoelektrických článkov z hla-diska přesnosti a spolahlivosti merania vy-značujú sa tieto navzájom určitými pred-nosťami a nedostatkami. Medzi přednostiodporových teplomerov patří najma ich vel-ká dosiahnutelná přesnost, medzi nedostat-ky nízká spolahlivosť (najma pri výskytemechanických vibrácií), nemožnost lokál-nych meraní, velká časová konstanta a po-třeba napájania. Medzi přednosti termoelek-trických článkov patří ich jednoduchost',malé rozměry, malá časová konstanta, ne-potrebnosť napájania, vysoká spolehlivost,medzi nedostatky malá přesnost. Přesnost merania teplot s odporovými tep-lomermi a s termoelektrickými článkami vprevádzkových meraniach, pokial zanedbá-váme ďalšie chyby na trase a meracích prí-strojoch, může dosiahnut u odporových tep-lomerov cca stotiny °C, u termoelektrickýchčlánkov z obecných kovov cca 1 °C. Rela-tivné malá přesnost merania s termoelek-trickými článkami je spůsobená najma tým,že nie je možné preniesť overené hodnotytermoelektrických článkov z laboratória doreálných podmienok. Podlá najnovších plat-ných teorií nevzniká termonapátie v mera-com konci termoelektrického článku, ale vjednotlivých elektrodách termoelektrické-ho článku vplyvom teplotného spádu po je-ho dlžke, pričom nie je možné pri ověřo-vaní v laboratóriu zabezpečit', aby bol tep-lotný spád po dlžke termoelektrického člán-ku identický s teplotným spádom po dížkev prevádzkových podmienkach. Vo svete súznáme aj také meracie systémy, ktoré vy-užívajú súčasne odporový teploměr a dvatermoelektrické články, aby sa zlúčili nie-ktoré přednosti a odstránili niektoré nedo-statky oboch druhov, snímačov. Doteraz zná-me meracie systémy teplot a teplotných roz-dielov mali dve nevýhody. Meracie systémysi v čase automaticky nekontrolovali přes-nost merania a ich spolahlivosť snímanianebola dostatočná pre extrémně tažké pre-vádzkové podmienky.

Vyššie uvedené nevýhody meracích systé-mov odstraňuje merací systém teplotnéhorozdielu s automatickou kontrolou přesnos-ti a velkou spolahlivostou snímania, ktoré-ho podstatou je, že porovnávacie konce ter-moelektrických článkov v horúcej rezerve a termoelektrických článkov v studenej re-zerve sú vyvedené do izotermickej krabice,odporové teploměry sú připojené na zdrojprúdu cez vypínací kontakt, slúžiaci na me-ranie parazitných termonapátí, odporovýnormál a napájacie vetvy termoelektrickýchčlánkov v studenej rezerve, ďalej sú odpo-rové teploměry prostredníctvom meracíchvetiev termoelektrických článkov v stude-nej rezerve a termoelektrických článkov vhorúcej rezerve, odporový normál a termo-elektrické články v horúcej rezerve cez pře-pínač meracích miest připojené na vstupanalógovo-číslicového prevodníka vol'ne pro-gramovatelného zariadenia na spracovanieinformácií, ktoré slúžia na výpočet výbero-vej smerodatnej odchýlky z teplotných roz-dielov dvojív odporových teplomerov umiest-nených v identickej teplote, na overovanietermoelektrických článkov v horúcej rezer-ve, prostredníctvom odporových teplome-rov a na automatické prepínanie výsledkovmerania z odporových teplomerov na mera-nie z ověřených termoelektrických článkovv horúcej rezerve v případe výskytu porúchna odporových teplomeroch, pričom termo-elektrické články v studenej rezerve vyve-dené na svorkovnicu slúžia na meranie vpřípade súčasných porúch odporových tep-lomerov a termoelektrických článkov v ho-rúcej rezerve.

Vytvořením meracieho systému teplotné-ho rozdielu podlá navrhovaného riešenia,využívajúceho pre meranie teplot a teplot-ných rozdielov kombináciu odporových tep-lomerov a termoelektrických článkov, savhodné kíbia přednosti oboch druhov sní-mačov — přesnost a spolahlivosť — a na-viac sa získajú nové vyššie účinky. Dvoj-násobným meraním teploty a teplotného roz-dielu z odporových teplomerov zvýši sa přes-nost merania teploty a teplotného rozdielu.Z meraných teplotných rozdielov dvojíc od-porových teplomerov umiestnených v iden-tickej teplote, získá sa možnost sledovaniapřesností merania z odporových teplome-rov v čase. Paťnásobným snímáním teplo-ty na jednom z miest teplotného rozdielu,kde sa 2-krát snímá teplota prostredníctvomodporových teplomerov, 1-krát prostredníc-tvom termoelektrického článku v horúcejrezerve a 2-krát prostredníctvom termoelek-trických článkov v studenej rezerve, získása extrémně vysoká spolahlivosť snímaniaaj v ťažkých prevádzkových podmienkach.Pri poruche merania v důsledku preruše-nia odporového teploměru sa výstup mera-cieho systému automaticky přepíná na me-ranie z termoelektrických článkov v horú-cej rezerve, ktoré sú před ich použitím ove-rené prostredníctvom odporových teplome-rov, zistí a vypíše sa adresa přerušenéhomeracieho obvodu odprového teploměru.Takto využívané termoelektrické články vhorúcej rezerve získajú přesnost merania,ktorá sa blíži k přesnosti merania s odpo- 5 24993?, rovými teplomermi. Pri súčasnej porucheodporových teplomerov a termoelektrickýchčlánkov v horúcej rezerve, možno po přepo-jení využit pre meranie teplotného rozdielutermoelektrické články v studenej rezerve.

Na pripojenom výkrese je znázorněnáschéma meracieho systému teplotného roz-dielu podlá vynálezu.

Merací systém teplotného rozdielu s au-tomatickou kontrolou přesnosti a velkouspolahlivosťou snímania má teplotně sní-mače umlestnené v miestach teplotného roz-dielu 1, pričom každý teplotný snímač ob-sahuje dva odporové teploměry 2, jeden ter-moelektrický článok v horúcej rezerve 3 adva termoelektrické články v studenej re-zerve 4. V izotermickej krabici 5 sú termo-statované porovnávacie konce termoelek-trických článkov v horúcej rezerve 3 a ter-moelektrických článkov v studenej rezerve4. Prúdový zdroj S napája cez vypínací kon-takt 7 odporový normál 8 a napájacie vet-vy termoelektrických článkov v studenej re-zerve 4 odporové teploměry 2. Merací sy-stém ďalej obsahuje svorkovnicu 9, přepí-nač meracích miest 10, analógovo-číslicovýprevdník 11, ovládací prvok 12, volné pro-gramovatelné zariadenie pre spracovanieinformácií 13 a indikačně a zapisovacie za-riadenie 14. Přepínač meracích miest 10,analógovo-číslicový převodník 11, ovládacíprvok 12 a indikačně a zapisovacie zariade-nie 14 tvoria periférie volné programovatel-ného zariadenia pre spracovanie informácií13. Napájacie vetvy termoelektrických člán-kov v studenej rezerve 4 slúžia pre napája-nie odporových teplomerov 2, meracie vet-vy termoelektrických článkov v studenej re-zerve 4 a termoelektrických článkov v ho-rúcej rezerve 3 slúžia pre meranie napaťo-vých úbytkov z odporových teplomerov 2.Termoelektrické články v horúcej rezerve 3a termoelektrické články v studenej rezer-ve 4 slúžia zároveň na meranie teplotnýchrozdielov. Merací systém móže pracovat v3 režiinoch, podlá technického stavu teplot-ných snímačov. V základnom režime, kedysa nevyskytlo žiadne prerušenie odporovýchteplomerov 2, v režime horúcej rezervy, ke-dy je porušený jeden, resp. viacero odporo-vých teplomerov 2 a systém využívá pre me- ranie termoelektrické články v horúcej re-zerve 3 a v režime prevádzky studenej re-zervy, kedy sú súčasne přerušené odporovéteploměry 2 a termoelektrické články v ho-rúcej rezerve 3 a systém využívá pre me-ranie termoelektrické články v studenej re-zerve 4. V základnom režime sa snímajú vkaždom meracom cykle napaťové úbytky zodporových teplomerov 2, napaťové signá-ly z termoelektrických článkov v horúcejrezerve 3 a napafový úbytok z odporovéhonormálu 8. Před spracovaním nameranýchúdajov v meracom cykle, kontroluje volnéprogramovatelné zariadenie pre spracova-nie informácií 13, podl'a velkosti napatiana odporovom normále 8 prerušenosť me- racích obvodov odporových teplomerov 2.V případe, že meracie obvody odporovýchteplomeroch sú nepřerušené, počítá volnéprogramovatelné zariadenie pre spracova-nie informácií 13 z napaťových úbytkov od-porových teplomerov 2 a napáťového úbyt-ku z odporového normálu 8 teploty zo všet-kých odporových teplomerov. 2, teplotněrozdiely miest teplotného rozdielu 1 a tep-lotně rozdiely dvojíc odporových teplome-rov 2, ktoré ležia v identickej teplote. Ďa-lej z napaťových signálov termoelektrickýchčlánkov v horúcej rezerve 3 počítá teplot-ně rozdiely miest teplotných rozdielov 1.Pri výpočte teplot z odporových teplomerov2 třeba zohledňoval, parazitně termonapa-tia na meracích trasách, ktoré sa superpo-nujú na napaťové úbytky z odporových tep-lomerov 2. Parazitně termonapatie na me-racích trasách sa získává pri přerušení prú-rového napájacieho obvodu odporových tep-lomerov 2 vypínacím kontaktom 7. Frekven-cia merania parazitných termonapatí závisíod rýchlosti změny teploty v čase po dížkemeracích trás. Ovládanie vypínacieho kon-taktu, v závislosti od frekvencie meraniaparazitných termonapatí, možno prevádzaťprostredníctvom ovládacieho prvku 12 vol-né programovatelného zariadenia pre spra-covanie informácií 13, resp. ručně. Z vypo-čítaných teplotných údajov pre merací cy-klus v základnom režime vystupujú údaje oteplotách a teplotnom rozdiele miest tep-lotného rozdielu 1 počítaných z odporovýchteplomerov 2 na indikačně a zapisovacie za-riadenie 14. Údaje o meraných rozdielovdvojíc odporových teplomerov 2, ktoré ležiav identickej teplote sa využívajú pre výpo-čet výberovej smerodatnej odchýlky. Výbě-rová směrodatná odchýlka charakterizujepresnosť meracieho systému, prostredníc-tvom nej je možné sledovat presnosť mera-nia s odporovými teplotami 2 v čase. Početmeracích cyklov, v priebehu ktorých sa po- čítá výběrová směrodatná odchýlka, závisíod přesnosti s akou má výběrová směrodat-ná odchýlka nahradzovať smerodatnú od-chýlku systému merania s odporovými tep-lomermi 2. Údaje teplotných rozdielov miestteplotného rozdielu 1, získané súčasne z od-porových teplomerov 2 a termoelektrickýchčlánkov v horúcej rezerve 3 sa využívajúpre získanie .opravných koeficientov pre ter-moelektrické články v horúcej rezerve 3.Opravné koeficienty sa získavajú pre každýmerací cyklus, z nich sa potom filtrovánímzískavajú výsledné opravné koeficienty. Po-čet meracích cyklov, ktoré sú zohledňova-né pri výpočte výsledných opravných koefi-cientov závisí od přesnosti analógovo-čísli-cového prevodníka, od jeho vlastností prepotlačenie rušivých napatí a od úrovně ru-šivých napatí na meracích trasách. Taktozískané výsledné opravné koeficienty sú vý-sledkom overovania termoelektrických člán-kov v horúcej rezerve 3, prostredníctvom

Claims (2)

249Í 7 odporových teplomerov 2 v reálných pod-míenkach, využívajú sa v případe poruchyodporových teplomerov 2. V praktických prí-padoch může byť počet meracích cyklov, vpriebehu ktorých sa počítá výběrová směro-datná odchýlka a výsledné opravné koefi-cienty v rozsahu 1 až 100. (Jeden meracícyklus pre výpočet výberovej smerodatnejodchýlky by postačoval jedine v případe, ke-by sa výsledný teplotný rozdiel skladal zniekolkých dielčích teplotných rozdielov. ] V případe, že v meracom cykle po zosníma-ní zistí volné programovatelné zariadeniepre spracovanie informácií 13, že Je nie-ktorý z meracích obvodov odporových tep-lomerov 2 přerušený, začína merací systémpracoval’ v režime horúcej rezervy. V tom-to režime zistí volné programovatelné za-riadenie pre spracovanie informácií 13 ad-resnost přerušeného meracieho obvodu od-porových teplomerov 2 a vypočítá teplotněrozdiely miest teplotného rozdielu 1 už zověřených termoelektrických článkov v ho-rúcej rezerve 3. Na indikačně a zapisova-cie zariadenie vypíše adresu přerušenéhomeracieho obvodu odporových teplomerov2 a teplotně rozdiely z termoelektrickýchčlánkov v horúcej rezerve 3. Adresa přeru-šeného meracieho obvodu odporových tep-lomerov 2 sa zisťuje na základe velkosti na-paťových úbytkov z odporových teplomerov 2. Na nepřerušených meracích obvodochodporových teplomerov 2 sú měrné napa-ťové úbytky přibližné rovné nule, na preru-šenom meracom obvode je meraný napaťovýúbytok rovný napatiu nezaťaženého prúdo- 3 9 8 vého zdroja G. Teplotně rozdiely miest tep-lotného rozdielu 1 z termoelektrických člán-kov v horúcej rezerve 3 sa počítajú s vý-slednými opravnými koeficientami, získaný-mi pri ověřovaní prostredníctvom odporo-vých teplomerov 2, v základném režime. Ta-kýmto sposobom sa podstatné zvýši přes-nost merania teplotného rozdielu z termo-elektrických článkov v horúcej rezerve 3,ktorá sa blíži k přesnosti merania teplotné-ho rozdielu z odporových teplomerov 2. Vpřípade, že sa na jednom, resp. oboch tep-lotných snímačoch prerušia súčasne odporo-vé teploměry 2 a termoelektrické články vhorúcej rezerve 3, může pracovat' meracísystém v režime studenej rezervy. V tomtorežime je potřebné přepojit termoelektric-ké články v studenej rezerve 4 na miestatermoelektrických článkov v horúcej rezer-ve 3, na přepínači meracích miest 10, v mie-ste medzi svorkovnicou 9 a prepínačom me-racích miest 10. Výhodné možno uvedený merací systémpoužiť v případe, keď sa teplotný rozdiel me-ria viacnásobne. Ako příklad možno uviesťviacnásobné meranie teplotného rozdieluchladivá jádrového reaktora na jednotlivýchchladiacich slučkách. V takomto případemožno· sledovat přesnost meracieho systé-mu prostredníctvom výberovej smerodatnejodchýlky pre každý jednotlivý merací cyklus.Vhodnou volbou odporového normálu v sché-me meracieho systému možno eliminovatvplyv systematickej chyby analógovo-čísli-cového prevodníka na meranú teplotu pro-stredníctvom odporových teplomerov. PREDMET

1. Merací systém teplotného rozdielu sautomatickou kontrolou přesnosti meraniaa velkou spolahlivosťou snímania, využíva-júci pre snímanie teplot kombináciu odpo-rových teplomerov a termoelektrických člán-kov, signály, z ktorých sú merané analógo-vo-číslicovým prevodníkom, vyhodnocovanévolné programovatelným zariadením na spra-covanie informácií, zobrazované indikačnýma zapisovacím zariadením sa vyznačuje tým,že porovnávacie konce termoelektrickýchčlánkov v horúcej rezerve (3) a termoelek-trických článkov v studenej rezerve (4) súvyvedené do izotermickej krabice (5J, od-porové teploměry (2) sú připojené na zdrojprúdu (6) cez vypínací kontakt (7) slúžia-ci na meranie parazitných termonapátí, od-porový normál (8) a napájacie vetvy termo-elektrických článkov v studenej rezerve(4), ďalej sú odporové teploměry (2) pro-stredníctvom meracích vetiev termoelek-trických článkov v studenej rezerve (4) atermoelektrických článkov v horúcej rezer-ve (3), odporový normál (8J a termoelek-trické články v horúcej rezerve (3J cez pře-pínač meracích miest (10) připojené na YNÁLEZU vstup analógovo-číslicového prevodníka (lijvolné programovatelného zariadenia naspracovanie informácií (13), ktoré slúži navýpočet výberovej smerodatnej odchýlky zteplotných rozdielov dvojíc odporových tep-lomerov (2) umiestnených v identickéj tep-lotě, na overovanie termoelektrických člán-kov v horúcej rezerve (3) prostredníctvomodporových teplomerov (2) a na automa-tické prepínanie výsledkov merania z odpo-rových teplomerov (2) na meranie z ově-řených termoelektrických článkov v horú-cej rezerve (3) v případe výskytu porúchna odporových teplomeroch (2), pričom ter-moelektrické články v studenej rezerve (4 Jvyvedené na svorkovnicu (9) slúžia na me-ranie v případe súčasných porúch odporo-vých teplomerov (2) a termoelektrickýchčlánkov v horúcej rezerve (3).

2. Merací systém teplotného rozdielu po-dlá bodu 1, sa vyznačuje tým, že vypínacíkontakt (7) v napájacom okruhu odporo-vých teplomerov (2) je spojený s ovláda-cím prvkom (12J volné programovatelnéhozariadenia pre spracovanie informácií (13). 1 list výkresov