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八大溫度儀表工作原理及安裝注意事項(xiàng)

發(fā)布日期：2022-06-14 13:53:25瀏覽量：887

●雙金屬溫度計

工作原理：

雙金屬溫度計的工作原理是利用二種不同溫度膨脹系數(shù)的金屬，為提高測溫靈敏度，通常將金屬片制成螺旋卷形狀，當(dāng)多層金屬片的溫度改變時，各層金屬膨脹或收縮量不等，使得螺旋卷卷起或松開。

由于螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由轉(zhuǎn)動的指針相連，因此，當(dāng)雙金屬片感受到溫度變化時，指針即可在一圓形分度標(biāo)尺上指示出溫度來。

這種儀表的測溫范圍一般在-80℃～+500℃間，允許誤差均為標(biāo)尺量程的1.5%左右。

分類：

普通雙金屬溫度計、耐震型雙金屬溫度計、電節(jié)點(diǎn)雙金屬溫度計。

按雙金屬溫度計指針盤與保護(hù)管的連接方向可以把雙金屬溫度計分成軸向型、徑向型、135°向型和萬向型四種。

①軸向型雙金屬溫度計：指針盤與保護(hù)管垂直連接。

②徑向型雙金屬溫度計：指針盤與保護(hù)管平行連接。

③135°向型雙金屬溫度計：指針盤與保護(hù)管成135°連接。

④萬向型雙金屬溫度計：指針盤與保護(hù)管連接角度可任意調(diào)整。

選型與使用：

在選用雙金屬溫度計時要充分考慮實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和要求，如表盤直徑、精度等級、安裝固定方式、被測介質(zhì)種類及環(huán)境危險性等。除此之外，還要重視性價比和維護(hù)工作量等因素。

此外，雙金屬溫度計在使用過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

A、雙金屬溫度計保護(hù)管浸入被測介質(zhì)中長度必須大于感溫元件的長度，一般浸入長度大于100mm,0-50℃量程的浸入長度大于150mm，以保證測量的準(zhǔn)確性。

B、各類雙金屬溫度計不宜用于測量敞開容器內(nèi)介質(zhì)的溫度，帶電接點(diǎn)溫度計不宜在工作震動較大的場合的控制回路中使用。

C、雙金屬溫度計在保管、使用安裝及運(yùn)輸中，應(yīng)避免碰撞保護(hù)管，切勿使保護(hù)管彎曲變型及將表當(dāng)扳手使用。

D、溫度計在正常使用的情況下應(yīng)予定期檢驗(yàn)。一般以每隔六個月為宜。電接點(diǎn)溫度計不允許在強(qiáng)烈震動下工作，以免影響接點(diǎn)的可靠性。

E、儀表經(jīng)常工作的溫度最好能在刻度范圍的1/3～2/3處。

壓力式溫度計

工作原理：

壓力式溫度計的原理是基于密閉測溫系統(tǒng)內(nèi)蒸發(fā)液體的飽和蒸氣壓力和溫度之間的變化關(guān)系，而進(jìn)行溫度測量的。當(dāng)溫包感受到溫度變化時，密閉系統(tǒng)內(nèi)飽和蒸氣產(chǎn)生相應(yīng)的壓力，引起彈性元件曲率的變化，使其自由端產(chǎn)生位移，再由齒輪放大機(jī)構(gòu)把位移變?yōu)橹甘局怠?br style="outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">

組成及分類：

壓力式溫度計由敏感元件溫包，傳壓毛細(xì)管和彈簧管壓力表組成。

若給系統(tǒng)充以氣體，如氮?dú)?，稱為充氣式壓力式溫度計，測溫上限可達(dá)500℃，壓力與溫度的關(guān)系接近于線性，但是溫包體積大，熱慣性大。
若充以液體，如二甲苯、甲醇等，溫包小些，測溫范圍分別為－40℃～200℃和－40℃～170℃，
若充以低沸點(diǎn)的液體，其飽和汽壓應(yīng)隨被測溫度而變，如丙酮，用于50℃～200℃。但由于飽和汽壓和飽和汽溫呈非線性關(guān)系，故溫度計刻度是不均勻的。
特點(diǎn)：

必須將溫包全部浸入被測介質(zhì)；毛細(xì)管最長不超過60m；儀表精度低，但使用簡便，而且抗震動。

鉑電阻溫度計

工作原理：

熱電阻的測溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度或者與溫度有關(guān)的參數(shù)。

絕大多數(shù)金屬的電阻值隨溫度而變化，溫度越高電阻越大，即具有正的電阻溫度系數(shù)。而大多數(shù)半導(dǎo)體材料具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，即溫度越高電阻越小。

組成材料要求

1、在測溫范圍內(nèi)化學(xué)和物理性能穩(wěn)定；

2、復(fù)現(xiàn)性好；

3、電阻溫度系數(shù)大，以得到高靈敏度；

4、電阻率大，可以得到小體積元件；

5、電阻溫度特性盡可能接近線性；

6、價格低廉。

常用熱電阻原件：

常用的熱電阻元件有：鉑熱電阻、銅熱電阻、半導(dǎo)體熱敏電阻。

鉑熱電阻采用高純度鉑絲繞制而成，具有測溫精度高、性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，因此在基準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。但其在高溫下容易被還原性氣氛所污染，使鉑絲變脆，改變其電阻溫度特性，所以需用套管保護(hù)方可使用。鉑絲純度是決定溫度計精度的關(guān)鍵。鉑絲純度越高其穩(wěn)定性越高、復(fù)現(xiàn)性越好、測溫精度也越高。
銅熱電阻的電阻值與溫度近于呈線性關(guān)系，電阻溫度系數(shù)也較大，且價格便宜，所以在一些測量精度要求不是很高的情況下，就常采用銅熱電阻。但其在高于100℃的氣氛中易被氧化，故多用于測量－50～150℃溫度范圍。
半導(dǎo)體熱敏電阻優(yōu)點(diǎn):負(fù)電阻溫度系數(shù)大，因此靈敏度高。電阻率大，可作成體積小而電阻值大的電阻元件，這就使之具有熱慣性小和可測量點(diǎn)溫度或動態(tài)溫度。缺點(diǎn)：同種半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻溫度特性分散性大，非線性嚴(yán)重，元件性能不穩(wěn)定，因此互換性差、精度較低。

熱電阻連接方式：

二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號的方式叫二線制，這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻R，R大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合
三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的。
四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。可見這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。

安裝要求：

對熱電阻的安裝，應(yīng)注意有利于測溫準(zhǔn)確，安全可靠及維修方便，而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作。在選擇對熱電阻的安裝部位和插入深度時要注意以下幾點(diǎn)：

1、為了使熱電阻的測量端與被測介質(zhì)之間有充分的熱交換，應(yīng)合理選擇測點(diǎn)位置，盡量避免在閥門，彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電阻。

2、帶有保護(hù)套管的熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測量誤差，熱電偶和熱電阻應(yīng)該有足夠的插入深度：

1）對于測量管道中心流體溫度的熱電阻，一般都應(yīng)將其測量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)。如被測流體的管道直徑是200毫米，那熱電阻插入深度應(yīng)選擇100毫米；

2）對于高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度)，為了減小保護(hù)套對流體的阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂，可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護(hù)套管，其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm；熱套式熱電阻的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100mm。

3）假如需要測量是煙道內(nèi)煙氣的溫度，盡管煙道直徑為4m，熱電阻插入深度1m即可。

4）當(dāng)測量原件插入深度超過1m時，應(yīng)盡可能垂直安裝,或加裝支支撐架和保護(hù)套管。

熱電偶溫度計

工作原理：

兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補(bǔ)償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。

安裝要求：

首先熱電偶和熱電阻的安裝應(yīng)盡可能保持垂直，以防止保護(hù)套管在高溫下產(chǎn)生變形，但在有流速的情況下，則必須迎著被測介質(zhì)的流向插入，以保證測溫元件與流體的充分接觸以保證其測量精度。
另外熱電偶和熱電阻應(yīng)盡量安裝在有保護(hù)層的管道內(nèi)，以防止熱量散失。其次當(dāng)熱電偶和熱電阻傳感器安裝在負(fù)壓管道中時，必須保證測量處具有良好的密封性，以防止外界冷空氣進(jìn)入，使讀數(shù)偏低。
當(dāng)熱電偶和熱電阻傳感器安裝在戶外時，熱電偶和熱電阻傳感器的接線盒面蓋應(yīng)向上，入線口應(yīng)向下，以避免雨水或灰塵進(jìn)入接線盒，而損壞熱電偶和熱電阻接線盒內(nèi)的接線影響其測量精度。
應(yīng)經(jīng)常檢查熱電偶和熱電阻溫度計各處的接線情況，特別是熱電偶溫度計由于其補(bǔ)償導(dǎo)線的材料硬度較高，非常容易從接線柱脫離造成斷路故障，因此要接線良好不要過多碰動溫度計的接線并經(jīng)常檢查，以獲得正確的測量溫度。
熱電偶安裝時應(yīng)放置在盡可能靠近所要測的溫度控制點(diǎn)。為防止熱量沿?zé)犭娕紓髯呋蚍乐贡Ｗo(hù)管影響被測溫度，熱電偶應(yīng)浸入所測流體之中，深度至少為直徑的10倍。當(dāng)測量固體溫度時，熱電偶應(yīng)當(dāng)頂著該材料或與該材料緊密接觸。為了使導(dǎo)熱誤差減至最小，應(yīng)減小接點(diǎn)附近的溫度梯度。
當(dāng)用熱電偶測量管道中的氣體溫度時，如果管壁溫度明顯地較高或較低，則熱電偶將對之輻射或吸收熱量，從而顯著改變被測溫度。這時，可以用一輻射屏蔽罩來使其溫度接近氣體溫度，采用所謂的屏罩式熱電偶。
選擇測溫點(diǎn)時應(yīng)具有代表性，例如測量管道中流體溫度時，熱電偶的測量端應(yīng)處于管道中流速最大處。一般來說，熱電偶的保護(hù)套管末端應(yīng)越過流速中心線?！?/span>

玻璃管液體溫度計

工作原理：

玻璃液體溫度計采用熱脹冷縮效應(yīng)的測溫原理：當(dāng)溫度變化時，玻璃球中的液體體積會發(fā)生膨脹或收縮，使進(jìn)入毛細(xì)管中的液柱高度發(fā)生變化，從刻度上可指示出溫度的變化。

溫度表的刻度分辨力高低與溫度表的靈敏度有關(guān)，靈敏度大，則溫度表的刻度分辨力高。要提高溫度表的靈敏度，可增大測溫液的體積或減小毛細(xì)管的直徑。但增大測溫液的體積，不易于與被測物質(zhì)取得熱平衡，造成較大的滯后誤差，且容易使球部產(chǎn)生變形；而減小毛細(xì)管直徑則會使毛細(xì)管不易加工均勻，造成液柱上升不均勻，影響測量準(zhǔn)確性。因此，應(yīng)取適當(dāng)?shù)撵`敏度。

另外，溫度表的靈敏度還與測溫液和玻璃的熱膨脹系數(shù)之差有關(guān)，且成正比。一般均選取熱膨脹系數(shù)較大的液體作為測溫液，而玻璃的熱膨脹系數(shù)應(yīng)盡可能的小。常用的測溫液有水銀和酒精。

主要產(chǎn)生誤差的原因：

（1）零點(diǎn)永遠(yuǎn)位移

（2）球部暫時變形

（3）壓力變化

（4）刻度不準(zhǔn)確

（5）讀數(shù)方法不正確

（6）熱滯效應(yīng)

（7）酒精溫度表產(chǎn)生誤差的特殊原因

（8）最高溫度表產(chǎn)生誤差的特殊原因

溫度變送器●

工作原理：

溫度電流變送器是把溫度傳感器的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?，連接到二次儀表上，從而顯示出對應(yīng)的溫度。溫度變送器采用熱電偶、熱電阻作為測溫元件，從測溫元件輸出信號送到變送器模塊，經(jīng)過穩(wěn)壓濾波、運(yùn)算放大、非線性校正、V/I轉(zhuǎn)換、恒流及反向保護(hù)等電路處理后，轉(zhuǎn)換成與溫度成線性關(guān)系的4～20mA電流信號輸出。

安裝要求：

1、安裝前，檢查配件是否齊全，緊固件有無松動,將天線擰緊。

2、安裝時，注意輕拿輕放，切勿敲、摔。將天線擰緊后即可正常工作

3、安裝后，加電后，禁止非操作人員打開前蓋，如操作人員誤操作后，嚴(yán)禁保存，斷電后重新開啟即可。

主要產(chǎn)生誤差的原因：

被測介質(zhì)溫度升高或者降低時變送器輸出沒有變化，這種情況大多是溫度變送器密封的問題，可能是由于溫度變送器沒有密封好或者是在焊接的時候不小心將傳感器焊了個小洞，這種情況一般需要更換變送器外殼才能解決。
輸出信號不穩(wěn)定，這種原因是溫度源本事的原因，溫度源本事就是一個不穩(wěn)定的溫度，如果是儀表顯示不穩(wěn)定，那就是儀表的抗干擾能力不強(qiáng)的原因。
變送器輸出誤差大，這種情況原因就比較多，可能是選用的溫度變送器的電阻絲不對導(dǎo)致量程錯誤，也有可以能是變送器出廠的時候沒有標(biāo)定好。

溫度開關(guān)

工作原理：

溫度開關(guān)是一種用雙金屬片作為感溫元件的溫度開關(guān)，電器正常工作時，雙金屬片處于自由狀態(tài)，觸點(diǎn)處于閉合/斷開狀態(tài)，當(dāng)溫度升高至動作溫度值時，雙金屬元件受熱產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而迅速動作，打開/閉合觸點(diǎn)，切斷/接通電路，從而起到熱保護(hù)作用。當(dāng)漸度降到重定溫度時觸點(diǎn)自動閉合/斷開，恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

安裝要求：

1、采用接觸感溫式安裝時，應(yīng)使金屬蓋面貼緊被控器具的安裝面，為確保感溫效果，應(yīng)在感溫表面涂上導(dǎo)熱硅脂或其他性能類似的導(dǎo)熱介質(zhì)。

2、安裝時不可把蓋面頂部壓塌、松動或變形，以免影響性能。

3、不能讓液體滲入控溫器內(nèi)部，不得使外殼出現(xiàn)裂紋，不得隨意改變外接端子的形狀。

4、產(chǎn)品在不大于5A電流的電路中使用，應(yīng)選擇銅芯截面為0. 5-1㎜2導(dǎo)線連接；不大于10A電流的電路中使用，應(yīng)選擇銅芯截面為0.75-1.5㎜2導(dǎo)線連接。

5、產(chǎn)品應(yīng)在相對濕度小于90[[%]]，環(huán)境溫度40℃以下通風(fēng)、潔凈、干燥、無腐蝕性氣體的倉庫中存放。

●光學(xué)、輻射式高溫計

工作原理：

輻射高溫計是根據(jù)物體在整個波長范圍內(nèi)的輻射能量與其溫度之間的函數(shù)關(guān)系設(shè)計制造的，用輻射感溫器作為一次儀表，電子電位差計作為二次儀表，它屬于透鏡聚焦式感溫器，具有鋁合金外殼，前部是物鏡，殼體內(nèi)裝有熱電堆補(bǔ)償光欄，在靠緊熱電堆的視場光欄上有一塊調(diào)檔板，檔板的作用是調(diào)節(jié)照射到熱電堆上的輻射能量，使產(chǎn)品具有統(tǒng)一的分度值，在可拆卸的后蓋板上裝有目鏡，借以觀察被測物體的影像。

輻射感溫器把被測物體的輻射能，經(jīng)過透鏡聚焦在熱敏元件上，熱敏元件把輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡妳?shù)，由已知的熱電勢與物體溫度之間的關(guān)系通過二次儀表測出熱電勢，顯示出溫度值，這個溫度值須用物體的全輻射黑體系數(shù)予以校正或用鉑銠10—鉑熱電偶直接插入高溫鹽浴爐中配以直流電位差計測量溫度，然后與儀表顯示溫度對比，用以校準(zhǔn)高溫計測量溫度的準(zhǔn)確程度。

光纖溫度計，光導(dǎo)纖維簡稱光纖: 它以高速、高可靠性傳送大量信息，具有不受電磁干擾、絕緣性好、安全防爆、損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、直徑細(xì)、重量輕、可撓曲和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用到信號檢測領(lǐng)域. 目前采用最多的光纖為玻璃光纖，是用比頭發(fā)絲還細(xì)的石英玻璃絲制成的。

由導(dǎo)光的纖芯及其周圍的包層組成，包層的外面常有塑料或橡膠等保護(hù)套。