Все о датчиках температуры.
Первый универсальный русскоязычный портал

Символ нового года

ЕВРАМЕТ выбирает важнейшие проблемы измерения температуры в промышленности

29.07.2014 | Температура XXI века | Количество просмотров: 3550

Европейская метрологическая организация ЕВРАМЕТ (EURAMET) в начале 2014 г. запустила новый проект EMPIR (European Metrology Programme for Innovation and Research) – Европейская метрологическая программа исследований и инноваций. Данная программа была поддержана Европарламентом и Евросоветом. Цель программы – сформулировать насущные проблемы, связанные с метрологией в науке и промышленности, и решить их совместными усилиями ведущих ученых из всех стран. 

На первом этапе были выбраны самые актуальные проблемы и направления инноваций в различных областях измерений и выбраны институты-координаторы проектов.

В области измерения температуры был утвержден проект под названием «Повышение эффективности процессов в промышленности путем совершенствования температурных измерений» (Enhancing process efficiency through improved temperature measurement). Координатор работы – Национальная физическая лаборатория (NPL), Великобритания. Проект основан на анализе текущего состояния измерения температуры в промышленности и возможности повлиять на качество производства путем совершенствования методов и приборов для температурных измерений. 

В настоящее время основными температурными датчиками в диапазоне от 1300 до 1600 °С являются платинородиевые термопары типов R, S, B. Эти термопары не обладают достаточной стабильностью, порой их дрейф непредсказуем. Поэтому они не могут считаться оптимальными приборами для новейших высокотехнологических производств, например, производства компонентов для аэрокосмической промышленности. В диапазоне температур выше 1600 °С в настоящее время может применяться только вольфрам-рениевая термопара, дрейф которой достигает 10 °С, погрешность составляет 1% от измеряемой температуры. 

Большие проблемы возникают при измерении температуры поверхности в районе 500 °С, причем данная задача является очень важной для широкого спектра промышленных процессов. В данное время применяется ряд контактных поверхностных термометров, но  результат измерения температуры поверхности порой субъективен, а погрешность измерения не прослеживается к эталону.  Измерения с помощью инфракрасных термометров осложняются проблемой учета коэффициента черноты объекта, они не могут использоваться в тяжелой индустрии. 

Температура процессов горения в основном определяется с помощью оптических методов, таких как антистоксовская раман спектроскопия (Anti-Stokes Raman Spectroscopy, CARS), дегенерационное четырехволновое смешение (Degenerate Four Wave Mixing, DFWM) и наиболее современный метод - лазер-индуцированная  решеточная спектроскопия (Laser Induced Grating Spectroscopy, LIGS). Термографические фосфорные сенсоры также иногда применяются для измерения температуры пламени. Однако, несмотря на многообразие методов, результат абсолютных измерений температуры, как правило, имеет погрешность 5-10% от измеряемой температуры, что ограничивает эффективность процессов горения и тормозит развитие теплоэнергетики. Для всех перечисленных методов характерна потеря метрологической прослеживаемости к национальным эталонам. 

Таким образом, в программе «Повышение эффективности процессов в промышленности путем совершенствования температурных измерений», принятой Еврамет, сформулированы следующие основные задачи, решение которых представляется актуальным на сегодняшний день:

1. Разработать новые стабильные датчики температуры для эффективного производства и контроля температуры. Новые датчики должны поддерживать быстрый обмен данными в том же формате, что и существующие датчики, причем прослеживаемая погрешность работающих датчиков должна быть менее 3 °С при температурах около 1450 °С и менее 5 °С при температуре выше 2000 °С.

2. Разработать стабильные датчики температуры, оптимизированные для операций высокотемпературного нагрева при температурах около 1350 ° С.  Датчики должны быть стабильными в процессе работы в течение, по крайней мере 6 мес., с нестабильностью не более 1 °С. Стабильность должна быть подтверждена, по крайней мере, на одной промышленной установке.

3. Разработать новые методы измерения температуры поверхности для повышения эффективности производства химии и материалов вплоть до 500 °С. Эти методы должны позволять проводить калибровку поверхностных датчиков, используя, по крайней мере, один новый научный подход и должны продемонстрировать улучшение точности измерения температуры, по крайней мере, на двух промышленных установках.

4. Разработать встроенный эталон сгорания заданной температуры для оценки температуры пламени. Эталон сгорания должен иметь погрешность в десять раз лучше, чем современные методы и должен быть проверен, по крайней мере, на двух установках. 

Эти задачи дополнены пятой, организационной:

5. Обеспечить эффективное распространение результатов совместной работы и использование их промышленностью. Облегчить освоение технологий и измерительной инфраструктуры, разработанной в проекте, и поддержать разработку новых приборов и услуг, таким образом, улучшая качество и конкурентоспособность европейской промышленности. 

Программа рассчитана на три года. Координатор программы принимает предложения и идеи от научных и технических центров, в которых предложены решения для поставленных задач или выдвинуты дополнения к задачам. В центре внимания должна быть метрологическая прослеживаемость результатов измерения. Ожидается, что проекты, выбранные в рамках программы ЕВРАМЕТ, получат поддержку от Евросоюза в размере 1,5 млн. евро (макс. 1,8 млн евро). Подробности о программе публикуются на сайте Еврамет, конкретно по программе температурных измерений издан документ Selected Research Topic number: SRT-i30 «Enhancing process efficiency through improved temperature measurement».

Другие статьи раздела

Все статьи раздела "Температура XXI века">> Все статьи нашего блога >>

Добавить комментарий: