Prioridade 2030: cientistas projetaram medidores de temperatura inteligentes para metalurgia e engenharia mecânica

Os cientistas do SUSU estão desenvolvendo novos circuitos de medição e métodos para diagnóstico da qualidade de operação de um medidor de temperatura - transdutor termoelétrico (termopar). Este desenvolvimento pode encontrar aplicação na indústria petroquímica, engenharia mecânica, metalurgia e engenharia de energia elétrica. Isso permitirá melhorar a precisão da medição de temperatura usando termopares e garantirá a segurança dos processos de produção graças à detecção precoce de falha dos termopares.

Este projeto está a ser concretizado no âmbito do programa Prioridade 2030 e faz parte do projeto estratégico Manufatura Inteligente. Em 2023, os cientistas do SUSU já obtiveram uma patente de invenção para um "Método de determinação da veracidade dos resultados da medição usando um transdutor termoelétrico".

As abordagens existentes para determinar a veracidade das medições usando termopares têm várias desvantagens. Alguns deles são caros e levam muito tempo para serem concluídos (mais de 4 horas), e outros são caracterizados com alto nível de erro detectado (±10℃) e suscetibilidade à influência de fatores externos.

O uso do novo circuito de medição criado pelos cientistas do SUSU reduzirá o tempo de diagnóstico do termopar para 1-2 minutos, e o valor mínimo estimado de erro será de ± 2℃. A abordagem de diagnóstico de precisão de medição de termopares, que está sendo desenvolvida, não é suscetível à influência de processos tecnológicos dentro dos quais o termopar está operando.

A abordagem proposta pelos bolsistas da Escola de Engenharia Eletrônica e Computação do SUSU implica a união de vários condutores de termopares feitos de diferentes materiais. Assim, o novo circuito de medição de termopar é uma estrutura multieletrodo. Graças a essa solução, os cientistas poderão obter mais dados sobre os parâmetros medidos, o que melhorará a precisão das pesquisas.

“Estamos desenvolvendo novos circuitos de medição para termopares monozona (medição de temperatura em um ponto) e multizona (medição de temperatura em vários pontos). O monitoramento metrológico é a capacidade de um medidor de rastrear independentemente o aumento de seu erro e relatar ao usuário se o erro exceder os limites admissíveis", compartilha Ivan Fedosov, pesquisador júnior do Laboratório de Pesquisa para Sensores de Autovalidação, Sistemas, e Instrumentação Avançada.

O processamento das informações das medições obtidas permite formar o estado dos resultados das medições, que caracteriza o aumento do valor do erro do termopar em relação ao nível admissível.

"Por exemplo, um termopar padrão simplesmente mede a temperatura e fornece apenas um valor como resultado. E não sabemos quão alto é o erro desse valor, se ainda está dentro do limite admissível ou se já aumentou significativamente. Nosso solução permitirá exibir o resultado não só com o valor da temperatura, mas também com o estado da medição.Por exemplo, pode haver um sistema de 3 estados: "confirmado"—tudo está bem, o erro está dentro do limite permitido; "advertência" — o erro está aumentando, mas o termopar ainda pode ser usado; "inválido" — o resultado da medição obtido tem um erro significativo e o termopar deve ser substituído", explica o cientista.

A tecnologia de autovalidação metrológica dos termopares permitirá melhorar a qualidade dos produtos fabricados graças a um controle de temperatura mais rigoroso (reduzindo o desvio da temperatura do processo em relação à temperatura nominal em 2-5 vezes), bem como tornará os processos tecnológicos mais segura. Os medidores de temperatura dos termopares são usados ​​​​em fornos a vácuo, altos-fornos, laminadores, autoclaves, como parte do equipamento para diagnóstico de acionamentos elétricos e assim por diante.