ПЕЧЬ ПРТ 1100-2 для реализации реперных точек МТШ-90

Статьи от автора: Малышев Ю.О.

Малышев Ю.О.

Malyshev Y.O.

Furnace ПРТ 1100-2 for realization of fixed point of ITS-90

Аннотация

В статье рассматривается конструкция печи ПРТ 1100-2 и результаты реализации реперной точки затвердевания меди в этой печи.

Annotation

In the article considered structure of ПРТ 1100-2 furnace and results of realization cooper freeze point in that furnace.

Ключевые слова: метрология, поверка, температура, печь, реперные точки.

Key words: metrology, calibration, temperature, furnace, fixed points.

УДК 621.365.419

В соответствии с ГОСТ Р 8.611-2005 термоэлектрические платинородий-платиновые эталонные преобразователи 1-го разряда типа ППО подлежат обязательной градуировке в реперных точках международной температурной шкалы МТШ-90. И одной из обязательных точек градуировки является реперная точка затвердевания меди. В настоящее время в России аппаратура для воспроизведения высокотемпературных реперных точек осталась еще советского образца и физически устарела, а зарубежная аппаратура очень дорога. В этом докладе рассматривается печь ПРТ 1100-2 производства ОАО НПП «Эталон», которая способна обеспечить градуировку термоэлектрических преобразователей в реперной точке затвердевания меди.

Кратко рассмотрим конструкцию и принцип работы печи. Печь ПРТ 1100-2 состоит из комплекта печей и стойки управления. В комплект печей входит печь реализации репеных точек и печь подогрева термометров и термопар.

Печь реализации включает в себя два нагревателя, установленных коаксиально, термопары для контроля их температуры и теплоизоляцию (см. рисунок 1).

Рисунок 1 - печь реализации реперных точек

1 – внутренний нагреватель, 2 – внешний нагреватель, 3 – теплоизоляция

Внешний нагреватель представляет собой керамическую трубу с одной обмоткой из жаропрочной стали. Внутренний нагреватель состоит из никелевой трехсекционной трубы и трех нагревательных обмоток, работающих на пониженном напряжении питания. Температура каждой обмотки как внутреннего, так и внешнего нагревателей контролируется при помощи платинородий-платиновых термопар. Снаружи внешнего нагревателя уложена теплоизоляция.

Печь подогрева термометров состоит из однообмоточного нагревателя, термопары для контроля его температуры и теплоизоляции (см. рисунок 2).

Рисунок 2 - печь для подогрева термометров

1 – нагреватель, 2 – теплоизоляция, 3 – термопара регулятора температуры, 4 – держатель для термометров

Стойка управления ПРТ 1100-2 включает в себя три микропроцессорных регулятора температуры и трансформатор для питания обмоток внутреннего нагревателя пониженным напряжением.

При реализации реперной точки затвердевания меди печь работает следующим образом. Внешний нагреватель печи реализации разогревает, расположенную внутри него конструкцию до температуры 800 ^оС, а внутренний трехобмоточный нагреватель равномерно нагревает ампулу реперной точки до температуры полного расплавления меди 1090 ^оС. Затем при помощи стойки управления оператором задается температура близкая к точке затвердевания меди 1087,5 ^оС, и когда будет достигнут режим стабилизации температуры задается уставка ниже температуры плавления меди 1083,5 ^оС. Для минимального перепада температуры по длине ампулы реперной точки, температура крайних обмоток регулируется автоматически относительно температуры центрального нагревателя.

Настройка вертикального градиента температуры в печи выполнялась при помощи никелевого имитатора ампулы (см. рисунок 3).

Рисунок 3 –имитатор ампулы реперной точки

1 – радиационные экраны, 2 – никелевый выравнивающий блок

Измерения температуры вдоль оси имитатора выполнялись при помощи термопары ППО 2 разряда и измерителя прецизионного универсального В7-99 производства ОАО НПП "Эталон". Результат настройки вертикального перепада приведен на рисунке 4.

Рисунок 4 – вертикальный перепад температуры в печи ПРТ 1100-2

Как видно на графике перепад температуры составил 0,3 ^оС на длине 300 мм., что достаточно для того, чтобы обеспечить равномерное температурное поле по длине всей ячейки с чистым металлом.

После настройки печи с имитатором она была передана на опытную эксплуатацию во ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева», где уже выполнялась реализация реперной точки затвердевания меди и измерения в этой реперной точке.

Для оценки равномерности температуры по вертикали рабочего пространства печи выполнялись измерения вертикального перепада температуры в канале ампулы реперной точки меди. Измерения проводились с помощью платинородий-платиновой термопары при температуре 1076 ^оС, когда металл еще не расплавлен. Результаты измерений вертикального перепада приведены на рисунке 5.

Рисунок 5 – вертикальный перепад температуры в ампуле реперной точки меди

Как видно из графика вертикальный перепад составил 0,15 ^оС на длине 100 мм., это говорит о том, что режимы работы нагревателей подобраны правильно и обеспечивают достаточную равномерность температуры для корректной реализации реперной точки затвердевания меди.

На рисунке 6 приведен типичный график реализации реперной точки затвердевания меди.

Рисунок 6 – реализация реперной точки затвердевания меди в ПРТ 1100-2

Как видно из графика площадка затвердевания металла продолжается около одного часа, что позволяет выполнить градуировку около четырех преобразователей.

Таким образом, можно сказать, что печь ПРТ 1100-2 обеспечивает градуировку термоэлектрических преобразователей на уровне, соответствующем требованиям ГОСТ 8.611-2005. В настоящее время на ОАО НПП "Эталон" освоена технология изготовления и применения низковольтных нагревателей, работающих от напряжения питания 36 В и уже идет модернизация печи ПРТ 1100-2 с применением низковольтных нагревателей.

Литература

1. ГОСТ Р 8.611-2005.

Сведения об авторе

Малышев Юрий Олегович, ведущий инженер СКБ, ОАО НПП «Эталон», 644009, г. Омск, ул. Лермонтова, 175, тел. (3812) 36-99-67, E-mail: fgup@omsketalon.ru

Опубликовано: ИТБ "Литьё Украины", №01 (149) 2013 г.