Запорожец Издания
вызывая погрешность измерения температуры. Эта погрешность зависит от глубины теплового воздействия (времени воздействия и температуры окружающей среды). Так, в процессе нагрева термопарных кабелей марки КТМС-ХА при температурах 300-450"С термо-ЭДС хромель-алюмелевых кабелей почти не изменяется [21] . Отклонения показаний после 1000 ч нагрева от первоначальных не превышают, как правило, ошибки измерений, которая при 300-400 "С равна ±16 мкВ. Изменения термо-ЭДС хромель-алюмелевых кабелей при 500"С также невелики. Выборочное среднее отклонение за 1000 ч колеблется в интервале - Т1-.- 2 мкВ, что составляет -0,7--0,05°С. После нагрева при 600-800"С термо-ЭДС кабелей заметно растет. Значение выборочных средних отклонений термо-ЭДС кабелей за 1000 ч нагрева при 700°С не превышает 40 мкВ (1°С), за 10 ООО ч -199 мкВ. 3. Влияние изоляционных материалов и защитных покровов. Термопары, изготовленные из термопарных кабелей и проводов, рассчитаны на эксплуатацию в условиях воздействия различных сред (окислительной, восстановительной, нейтральной или в вакууме) при разных температурах. Поэтому защитные и изоляционные покровы термопарных кабелей должны длительно сохранять (кроме термопар разового действия) свои изолирующие и защитные свойства. При выходе из строя (повреждении) защитных оболочек или изоляции термопары появляется систематическая погрешность, возрастающая с течением времени. Это явление может быть результатом прямого воздействия внешней среды на термоэлектроды. Так, в окислительной среде термо-ЭДС хромель-алюмелевых термопар при температуре 1000°С относительно быстро увеличивается по сравнению с первоначальной (до 80-120 мкВ). При выходе из строя изоляции при высокой температуре возможно значительное снижение ее сопротивления, что приводит к резкому увеличению токов утечки между термоэлектродными проводниками. Возможно также прямое замыкание термоэлектродов в точке, удаленной от места горячего спая термопары. Как в первом, так и во втором случае показания термопар будут занижены. Поэтому при выборе термопарного провода или кабеля для изготовления термопары необходимо учитывать условия его эксплуатации. Для повышения надежности термопар и уменьшения погрешности при измерении температуры в качестве защитных покровов используются материалы, устойчивые к различным химически агрессивным средам и высоким температурам. Так, в термопарных кабелях марки КТМС в качестве защитной оболочки применяется нержавеющая сталь марки 12Х18Н9Т,ав термопарных проводах - стекловолокно (кремнеземное, кварцевое или алюмоборосиликатное) и экраны из жаростойкой стальной проволоки. 4. Влияние внешнего электромагнитного поля на точность измерения температуры. В практике промышленных измерений температур нередко приходится применять термопары в пространстве с мощным переменным электрическим полем (при измерении температуры в электродуговых печах) . Наиболее существенные помехи в этих условиях возникают при использовании в качестве измерительного прибора электронного потенциометра. Наличие переменного тока в цепи термопары и удлинительных проводов вызывает снижение чувствительности усилителя, а это в свою очередь приводит к сильному уменьшению чувствительности электронного потенциометра. Прибор перестает реагировать на изменение температуры, и его показания не соответствуют температуре рабочего конца термопары. Наиболее эффективной защитой от воздействия внешнего переменного электрического поля при измерениях температур является экранирование как самого измерительного прибора, так и удлинительных проводов, термопары и ее рабочего спая. Для этой цели кабельной промышленностью выпускаются термопарные и удлинительные термоэлектродные провода с экранами, выполненными в виде сплошной металлической оболочки или оплетки из стальных либо медных проволок. 5. Действие радиационного облучения. Развитие атомной энергетики поставило задачу создания надежных средств измерения температур в атомных реакторах. Трудность решения проблемы заключается в сочетании следующих факторов; а) высокие значения измеряемых температур, что обусловливает повышенные требования к теплостойкости применяемых материалов и уровню диэлектрических свойств изоляции; б) необратимость изменений физических свойств материалов, происходящих под действием мощных потоков нейтронов в атомных реакторах, что необходимо учитывать при выборе термоэлектродных проводов для термопар. В связи с тем что удлинительные провода, как правило, находятся вне зоны высоких температур и воздействия потоков нейтронов, для измерения температур в атомных реакторах необходимо в основном решать вопрос о выборе типов термопар, а соответственно и термоэлектродных проводов. Прежде всего материалы, используемые в этих условиях в качестве термоэлектродов, под действием потоков нейтронов должны содержать стабильные изотопы. Наиболее стойким материалом в условиях воздействия потока нейтронов является хромель. Это объясняется значительным содержанием в. нем никеля - элемента с большим количеством стабильных изотопов. Так, за 20 лет cocva этого сплава изменяется менее чем на 1%. Стоек в нейтронном потоке также алюмель. Содержание марганца и кобальта в нем за 20 лет несколько уменьшается, а железа увеличивается с 0,02 до 2%. Констан-тан менее устойчив в нейтронном потоке. В нем за 20 лет пребыванин в потоке нейтронов содержание никеля возрастает на 5%. Неустойчива в нейтронном потоке и медь. За 20 лет около 20% меди превращается в никель и цинк. Вследствие ядерных превращений элементов изменения термо-ЭДС медленно накапливаются со временем и носят необратимый характер Поэтому при достаточно длительном облучении изменение градуировки термопар может происходить даже в полях сравнительно малой интек-сивности радиации [22]. Изменение термо-ЭДС термопары может быть результатом радиаци онного повреждения термоэлектродных материалов: появления в облученных термопарах дефектов - вакансий и промежуточных атомов. Увеличение концентрации вакансий и промежуточных атомов приводит к изменению явлений переноса зарядов и, таким образом, к изменению термо-ЭДС. Изменение термо-ЭДС, вызванное накоплением дефектов, зависит от плотности потока нейтронов. Изменения термо-ЭДС возникают сразу же при воздействии радиационного поля. Этот процесс обратим, т. е. после прекращения действия радиационного поля это явление исчезает. Проведенные работы по исследовага-ж термопарных кабелей марки КТМС ХА показали, что в потоке 6,. X Ю нейтр/см термо-ЭДС хромель-алюмелевой термопары (при температуре 100°С) сначала увелимвается на 0,03 мВ, а затем в течение 120 мин уменьшается на 0,42 мР. Высокая термо- и химическая стойкость различных окислов предопределяет возможность их применения в качестве диэлектриков термоэлектродных проводов при воздействии интенсивных потоков ядерных излучений. В связи с этим необходимо учитывать некоторые ядерные характеристики таких материалов, так как энерговьщеление в них будет зависеть от поглощенной дозы излучения того или иного вида; кроме того, введение материала, сильно поглощающего нейтро ны, в активную зону реактора может существенно изменить его радиоактивность и в значительной степени повлиять на режим его работы. С этой точки зрения наиболее пригодны для работы в активной зоне атомного реактора окиси бериллия и магния, так как они слабо погло щают нейтроны и незначительно влияют на режим работы реактора. 0 1 2 3 [ 4 ] 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42
|