Priorità 2030: gli scienziati hanno progettato misuratori di temperatura intelligenti per la metallurgia e l'ingegneria meccanica

Gli scienziati della SUSU stanno sviluppando nuovi circuiti e metodi di misurazione per la diagnostica della qualità di funzionamento di un misuratore di temperatura: trasduttore termoelettrico (termocoppia). Questo sviluppo può trovare applicazione nell’industria petrolchimica, nell’ingegneria meccanica, nella metallurgia e nell’ingegneria dell’energia elettrica. Permetterà di migliorare la precisione della misurazione della temperatura utilizzando termocoppie e garantirà la sicurezza dei processi produttivi grazie al rilevamento tempestivo dei guasti delle termocoppie.

Questo progetto viene realizzato nell’ambito del programma Priorità 2030 e fa parte del progetto strategico di Produzione Intelligente. Nel 2023 gli scienziati della SUSU hanno già ottenuto un brevetto per l'invenzione di un "metodo per determinare la veridicità dei risultati di misurazione utilizzando un trasduttore termoelettrico".

Gli approcci esistenti per determinare la veridicità delle misurazioni utilizzando termocoppie presentano numerosi inconvenienti. Alcuni di essi sono costosi e richiedono molto tempo per essere completati (più di 4 ore), mentre altri sono caratterizzati da un elevato livello di errore rilevato (±10 ℃) e suscettibilità all'influenza di fattori esterni.

L'utilizzo del nuovo circuito di misurazione creato dagli scienziati della SUSU ridurrà il tempo di diagnostica della termocoppia a 1-2 minuti e il valore minimo stimato di errore sarà ± 2℃. L'approccio alla diagnostica dell'accuratezza della misurazione delle termocoppie, che è in fase di sviluppo, non è suscettibile all'influenza dei processi tecnologici all'interno dei quali opera la termocoppia.

L'approccio proposto dai ricercatori della Scuola di Ingegneria Elettronica e Informatica della SUSU prevede l'unione di diversi conduttori di termocoppie realizzati con materiali diversi. Pertanto, il nuovo circuito di misurazione della termocoppia è una struttura multielettrodo. Grazie a tale soluzione, gli scienziati potranno ottenere più dati sui parametri misurati, e questo migliorerà l'accuratezza della ricerca.

"Stiamo sviluppando nuovi circuiti di misura per termocoppie monozona (misurazione della temperatura in un punto) e multizona (misurazione della temperatura in più punti). Le informazioni aggiuntive ottenute sul funzionamento del dispositivo consentono ai misuratori di temperatura di completare l'autoconvalida metrologica. Il monitoraggio metrologico è la capacità di un misuratore di tracciare in modo indipendente l'aumento del suo errore e segnalare all'utente se l'errore supera i limiti ammissibili," spiega Ivan Fedosov, ricercatore junior presso il Laboratorio di ricerca per sensori e sistemi auto-validanti. e strumentazione avanzata.

L'elaborazione delle informazioni di misurazione ottenute consente di formare lo stato dei risultati di misurazione, che caratterizza l'aumento del valore dell'errore della termocoppia rispetto al livello ammissibile.

"Ad esempio, una termocoppia standard misura semplicemente la temperatura e fornisce come risultato un solo valore. E non sappiamo quanto sia alto l'errore di questo valore, se sia ancora entro il limite consentito o sia già aumentato in modo significativo. Il nostro la soluzione consentirà di visualizzare il risultato non solo con il valore della temperatura, ma anche con lo stato della misurazione. Ad esempio, può esserci un sistema di 3 stati: "confermato" - tutto va bene, l'errore rientra nel limite consentito; "avviso" - l'errore aumenta, ma la termocoppia può ancora essere utilizzata; "non valido" - il risultato della misurazione ottenuto presenta un errore significativo e la termocoppia deve essere sostituita", spiega lo scienziato.

La tecnologia di autoconvalida metrologica delle termocoppie consentirà di migliorare la qualità dei prodotti fabbricati grazie ad un controllo più rigoroso della temperatura (riducendo di 2-5 volte la deviazione della temperatura di processo dalla temperatura nominale), oltre a rendere i processi tecnologici più sicuro. I misuratori di temperatura delle termocoppie vengono utilizzati in forni a vuoto, altiforni, laminatoi, autoclavi, come parte dell'attrezzatura per la diagnostica degli azionamenti elettrici e così via.