1熱工儀表的使用和維護(hù)知識(shí)(修改)

1、熱工儀表的使用和維護(hù)知識(shí)熱工儀表的使用和維護(hù)知識(shí)編寫(xiě): 陳志林時(shí)間: 2012年3月20日 主要培訓(xùn)內(nèi)容主要培訓(xùn)內(nèi)容溫濕度概念及溫濕度測(cè)量?jī)x表溫濕度概念及溫濕度測(cè)量?jī)x表壓力基礎(chǔ)知識(shí)及壓力類測(cè)量?jī)x表壓力基礎(chǔ)知識(shí)及壓力類測(cè)量?jī)x表流量的基礎(chǔ)知識(shí)及流量測(cè)量?jī)x表流量的基礎(chǔ)知識(shí)及流量測(cè)量?jī)x表 溫度的概念及測(cè)量?jī)x表溫度的概念及測(cè)量?jī)x表 第一部分 基礎(chǔ)知識(shí)溫度的定義溫度的定義: :溫度是一個(gè)基本物理量,它反映的是物體的冷熱程度，它是國(guó)際單位制(SI)中的,也是一個(gè)描述物質(zhì)熱學(xué)性能的狀態(tài)參量,它與人類的生產(chǎn)、生活密7個(gè)基本物理量之一切相關(guān)；而溫度的計(jì)量測(cè)試技術(shù)則涉及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防、科研

2、、醫(yī)療、衛(wèi)生、環(huán)保、氣象以及宇航等部門(mén)。 溫度是描述系統(tǒng)不同自由度之間能量分布狀況的基本物理量。溫度是決定一系統(tǒng)是否與其他系統(tǒng)處于熱平衡的宏觀性質(zhì),一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。(對(duì)于非平衡態(tài)系統(tǒng),目前對(duì)溫度尚缺乏準(zhǔn)確的定義)從微觀角度，溫度是與大量分子的平均動(dòng)能相聯(lián)系，它標(biāo)志著物體內(nèi)部無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。 溫標(biāo)的定義溫標(biāo)的定義: 為了使溫度這個(gè)物理量的測(cè)量結(jié)果在表述上統(tǒng)一，需要給物體的冷熱程度以定量的標(biāo)尺。這個(gè)度量物體冷熱程度的標(biāo)尺稱溫度標(biāo)尺，簡(jiǎn)稱溫標(biāo)。溫標(biāo)是借助于某些物質(zhì)的物理量（如體積、壓力、電阻、熱電勢(shì)等）隨溫度變化而變化的特性來(lái)定義溫度數(shù)值的?，F(xiàn)在人們熟悉的溫標(biāo)有熱力學(xué)溫標(biāo)

3、、國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)等。目前國(guó)內(nèi)外還在用的攝氏、華氏溫標(biāo)，實(shí)際上只是延用了過(guò)去的名稱，而在內(nèi)容上都已根據(jù)熱力學(xué)溫標(biāo)給予了新的概念。 華氏溫標(biāo)（華氏溫標(biāo)（o oF F ）規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為32度，水的沸點(diǎn)為212度，中間劃分180等分，每等分為華氏1度，符號(hào)為oF 。 攝氏溫標(biāo)（攝氏溫標(biāo)（）規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為0度，水的沸點(diǎn)為100度，中間劃分100等分，每等分為攝氏1度，符號(hào)為。 熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)又稱開(kāi)爾文溫標(biāo)，或稱絕對(duì)溫標(biāo)，它規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度，記符號(hào)為K。 熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的主要區(qū)別：熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的主要區(qū)別： 兩者的主要區(qū)別是在于計(jì)算溫度

4、的兩者的主要區(qū)別是在于計(jì)算溫度的起點(diǎn)起點(diǎn)不同。以絕對(duì)零度（不同。以絕對(duì)零度（0 K0 K）為起點(diǎn)計(jì)算的溫度叫開(kāi)爾文，用為起點(diǎn)計(jì)算的溫度叫開(kāi)爾文，用K K表示，表示，K K沒(méi)有負(fù)值。而以冰點(diǎn)（即沒(méi)有負(fù)值。而以冰點(diǎn)（即00）為起點(diǎn)計(jì)算的溫度叫攝氏度，用）為起點(diǎn)計(jì)算的溫度叫攝氏度，用00以上用正值表示；在以上用正值表示；在00以以下用負(fù)值表示，最低值為下用負(fù)值表示，最低值為: -273.15(0 K): -273.15(0 K)。 冰點(diǎn)是指在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（冰點(diǎn)是指在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101325 Pa101325 Pa）下）下( (海平面海平面) )，純凈，純凈的雪花狀的冰和含飽和水蒸氣的水之間的平

5、衡溫度，其值為的雪花狀的冰和含飽和水蒸氣的水之間的平衡溫度，其值為00，亦，亦即即273.15 K273.15 K。 一個(gè)工程大氣壓為一個(gè)工程大氣壓為（98070 Pa Pa）溫度的測(cè)量：目前較為成熟的測(cè)溫儀表可分為接觸式和非接觸式兩大類溫度的測(cè)量：目前較為成熟的測(cè)溫儀表可分為接觸式和非接觸式兩大類: :1、接觸式測(cè)溫儀表接觸式測(cè)溫儀表的感溫元件與被測(cè)溫介質(zhì)直接接觸，它包括：（1）膨脹式溫度計(jì)：它是利用液體、固體的體積隨著溫度變化的性質(zhì)來(lái)測(cè)溫的。（如玻璃液體溫度計(jì)、石油產(chǎn)品用玻璃液體溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)、體溫計(jì)等）（2）壓力式溫度計(jì)：來(lái)測(cè)溫的。它是利用液體、氣體或汽體的壓力隨溫度的變化性質(zhì)（3

6、）熱電阻溫度計(jì)：它是利用導(dǎo)體、半導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化性質(zhì)來(lái)測(cè)溫的。（如鉑熱電阻、銅熱電阻等）（4）熱電偶溫度計(jì)：它是利用導(dǎo)體、半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)隨溫度的變化性質(zhì)來(lái)測(cè)溫的。（貴金屬熱電偶、工業(yè)用廉金屬熱電偶）2 2、非接觸式測(cè)溫儀表、非接觸式測(cè)溫儀表非接觸式測(cè)溫儀表的感溫元件與被測(cè)溫介質(zhì)是不直接接觸的，它包括：非接觸式測(cè)溫儀表的感溫元件與被測(cè)溫介質(zhì)是不直接接觸的，它包括：（1 1）全輻射高溫計(jì)全輻射高溫計(jì)：它是利用物體全輻射能量的大小隨溫度變化的：它是利用物體全輻射能量的大小隨溫度變化的性質(zhì)來(lái)測(cè)溫的。性質(zhì)來(lái)測(cè)溫的。（2 2）光學(xué)高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)：它是利用物體單色輻射強(qiáng)度的高低隨溫度變化的：它是利

7、用物體單色輻射強(qiáng)度的高低隨溫度變化的性質(zhì)來(lái)測(cè)溫的性質(zhì)來(lái)測(cè)溫的, ,用在熱電偶不可能裝置或不適宜裝置的場(chǎng)所。用在熱電偶不可能裝置或不適宜裝置的場(chǎng)所。 熱電偶的測(cè)溫原理：將兩根電子密度不同的導(dǎo)體構(gòu)成閉合回?zé)犭娕嫉臏y(cè)溫原理：將兩根電子密度不同的導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路時(shí)，如果自由端和工作端的溫度不同，就會(huì)在回路中產(chǎn)生電流，路時(shí)，如果自由端和工作端的溫度不同，就會(huì)在回路中產(chǎn)生電流，這種物理現(xiàn)象稱為這種物理現(xiàn)象稱為“熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)”，相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)。，相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)。 兩根電子密度不同的組合體稱為熱電偶，其中，各單根導(dǎo)體稱兩根電子密度不同的組合體稱為熱電偶，其中，各單根導(dǎo)體稱為熱電極，而兩個(gè)接

8、合點(diǎn)分別稱為工作端（或稱熱端、測(cè)量端）為熱電極，而兩個(gè)接合點(diǎn)分別稱為工作端（或稱熱端、測(cè)量端）和自由端（或稱為冷端、參比端）。和自由端（或稱為冷端、參比端）。 熱電偶之所以能測(cè)量溫度，就是因?yàn)闊犭娕嫉臒犭妱?shì)和冷端熱電偶之所以能測(cè)量溫度，就是因?yàn)闊犭娕嫉臒犭妱?shì)和冷端溫度之間有一定的函數(shù)關(guān)系，其關(guān)系式可用下述式表示：溫度之間有一定的函數(shù)關(guān)系，其關(guān)系式可用下述式表示：熱電偶原理示意圖：AItt0AB EAB（t，0）= EAB（t，t0）+ EAB（t0，0） 式中式中 EAB（t，t0）由A、B熱電極構(gòu)成的熱電偶，其熱端溫度為t和冷端溫度為t0時(shí)產(chǎn)生的熱電勢(shì)； EAB（t，0）熱端溫度為t和冷端溫

9、度為0時(shí)的熱電勢(shì)； EAB（t0，0）熱端溫度為t0和冷端溫度為0 時(shí)的熱電勢(shì)。 從以上各式中分析可知，如果t0= 0 或保持不變，則EAB（t0，0）為零或常數(shù)，熱電勢(shì)EAB（t，0 0）和EAB（t，t0）便成為熱端溫度t的函數(shù)。通常所用的熱電偶分度表都是在t0= 0 時(shí)分度的，表中電勢(shì)為EAB（t，0 0）。）。 工業(yè)上運(yùn)用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，冷端溫度t0不為 0 ，所以測(cè)出的熱電勢(shì)就不能直接從熱電偶分度上查其對(duì)應(yīng)的溫度值。必須引用以上公式和查熱電偶分度表求出EAB（t0，0），然后計(jì)算出所測(cè)的溫度值來(lái)。 熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)只與熱電極所用的材料和兩端接點(diǎn)的溫差有關(guān)，而與熱電極的直徑和長(zhǎng)度及

10、沿長(zhǎng)度上的溫度分布狀態(tài)無(wú)關(guān)。 鎧裝熱電偶的構(gòu)造形式：由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者組合鎧裝熱電偶的構(gòu)造形式：由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者組合加工成的堅(jiān)實(shí)組合體，其優(yōu)點(diǎn)是：加工成的堅(jiān)實(shí)組合體，其優(yōu)點(diǎn)是： （1 1）動(dòng)態(tài)響應(yīng)快：因?yàn)樾⌒徒Y(jié)構(gòu)，體積小，熱慣性小，所以對(duì)被）動(dòng)態(tài)響應(yīng)快：因?yàn)樾⌒徒Y(jié)構(gòu)，體積小，熱慣性小，所以對(duì)被測(cè)溫度反應(yīng)快，時(shí)間數(shù)小。測(cè)溫度反應(yīng)快，時(shí)間數(shù)小。 （2 2）測(cè)量端熱容量?。河捎阪z裝熱電偶外徑可制得很小，在熱容）測(cè)量端熱容量?。河捎阪z裝熱電偶外徑可制得很小，在熱容量較小的被測(cè)物體上，也能測(cè)量到較準(zhǔn)確的溫度；量較小的被測(cè)物體上，也能測(cè)量到較準(zhǔn)確的溫度； （3 3）強(qiáng)度高：鎧

11、裝熱電偶結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)緊密、機(jī)械強(qiáng)度高、耐強(qiáng)烈振）強(qiáng)度高：鎧裝熱電偶結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)緊密、機(jī)械強(qiáng)度高、耐強(qiáng)烈振動(dòng)、耐壓、特別適用于惡劣工況；動(dòng)、耐壓、特別適用于惡劣工況； （4 4）撓性好：套管材料經(jīng)退火處理以后，有良好的撓性。）撓性好：套管材料經(jīng)退火處理以后，有良好的撓性。在現(xiàn)場(chǎng)使用熱電偶應(yīng)注意哪些問(wèn)題？在現(xiàn)場(chǎng)使用熱電偶應(yīng)注意哪些問(wèn)題？1.1.應(yīng)使熱電偶的測(cè)量端位于有代表性的溫度區(qū)域。應(yīng)使熱電偶的測(cè)量端位于有代表性的溫度區(qū)域。2.2.根據(jù)被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)和環(huán)境氣氛選擇合適的熱電偶和保護(hù)管。根據(jù)被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)和環(huán)境氣氛選擇合適的熱電偶和保護(hù)管。3.3.熱電偶的參考端應(yīng)低于熱電偶的參考端應(yīng)低于100100，以便

12、與補(bǔ)償導(dǎo)線配用。，以便與補(bǔ)償導(dǎo)線配用。4.4.熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)避開(kāi)強(qiáng)電場(chǎng)和強(qiáng)磁場(chǎng)，以免引入干擾。熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)避開(kāi)強(qiáng)電場(chǎng)和強(qiáng)磁場(chǎng)，以免引入干擾。5.5.熱電偶的插入深度一般為保護(hù)管直徑的熱電偶的插入深度一般為保護(hù)管直徑的810810倍，以便減小導(dǎo)熱誤差。倍，以便減小導(dǎo)熱誤差。6.6.熱電偶插入的空隙部位應(yīng)加入填料密封，防止空氣對(duì)流的影響。熱電偶插入的空隙部位應(yīng)加入填料密封，防止空氣對(duì)流的影響。 3 3、熱電阻的測(cè)溫原理：幾乎所有的導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻、熱電阻的測(cè)溫原理：幾乎所有的導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻都隨本身溫度的變化而變化，這種物理現(xiàn)象稱為都隨本身溫度的變化而變化，這種物理現(xiàn)象稱為“熱電阻熱

13、電阻效應(yīng)效應(yīng)”。利用這一原理制成的溫度測(cè)量元件稱為熱電阻或。利用這一原理制成的溫度測(cè)量元件稱為熱電阻或熱敏電阻。其測(cè)溫系統(tǒng)由四部分組成：熱敏電阻。其測(cè)溫系統(tǒng)由四部分組成：檢測(cè)部分、連接線檢測(cè)部分、連接線路、供電電源和顯示儀表。路、供電電源和顯示儀表。 常用的熱電阻有鉑電阻溫度計(jì)（常用的熱電阻有鉑電阻溫度計(jì)（-200 650-200 650）、銅）、銅電阻溫度計(jì)（電阻溫度計(jì)（-50 150-50 150） 、鎳電阻溫度計(jì)（、鎳電阻溫度計(jì)（-60 -60 180180） 、熱敏電阻（、熱敏電阻（-40 150-40 150）怎樣正確使用熱電阻怎樣正確使用熱電阻1.1.使用熱電阻應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

14、使用熱電阻應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：2.2.采用三線制或四線制接法，以便消除采用三線制或四線制接法，以便消除引線電阻引線電阻的影響。的影響。3.3.保證足夠的插入深度，一般為管道直徑的保證足夠的插入深度，一般為管道直徑的1/32/31/32/3。4.4.防止過(guò)冷或過(guò)熱沖擊。防止過(guò)冷或過(guò)熱沖擊。5.5.測(cè)溫時(shí)，應(yīng)使熱電阻測(cè)溫時(shí)，應(yīng)使熱電阻與被測(cè)介質(zhì)與被測(cè)介質(zhì)接觸良好，并達(dá)到熱平衡后再進(jìn)行測(cè)溫。接觸良好，并達(dá)到熱平衡后再進(jìn)行測(cè)溫。6.6.不同分度號(hào)的熱電阻應(yīng)與相應(yīng)的顯示儀表配用。不同分度號(hào)的熱電阻應(yīng)與相應(yīng)的顯示儀表配用。壓力測(cè)量?jī)x表壓力的概念：壓力是垂直作用于單位面積上的，而且均勻分布在此面積上的力。法

15、定計(jì)量單位中壓力的單位是帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕，用符號(hào)Pa表示。它的物理意義是：一牛頓的力垂直作用于一平方米面積上所產(chǎn)生的壓力，即1 Pa=1N/1m2。何謂“大氣壓力”、“表壓力”、“真空度”？ 大氣壓力：地面上的空氣柱所產(chǎn)生的平均壓力稱為大氣壓力。表壓力：絕對(duì)壓力與大氣壓力之差，稱為表壓力。真空度：當(dāng)絕對(duì)壓力值小于大氣壓力值時(shí)，表壓力為負(fù)值，此負(fù)壓力值的絕對(duì)值，稱為真空度。壓力的測(cè)量：壓力傳感器、活塞式壓力計(jì)、液體壓力計(jì)、補(bǔ)償式微壓計(jì)、傾斜式微壓計(jì)、精密彈簧壓力表、工作彈簧壓力表等。 壓力傳感器測(cè)量方框圖：多數(shù)傳感器是把非電量的物理量轉(zhuǎn)換成電量壓力傳感器測(cè)量方框圖：多數(shù)傳感器是把非電量的物理量轉(zhuǎn)換

16、成電量輸出經(jīng)放大輸給顯示器、記錄設(shè)備或把信號(hào)進(jìn)行處理?；緶y(cè)試線路：輸出經(jīng)放大輸給顯示器、記錄設(shè)備或把信號(hào)進(jìn)行處理?；緶y(cè)試線路：傳感器測(cè)量電路電源指示儀器記錄或顯示數(shù)據(jù)處理電參量傳感器測(cè)量方框圖傳感器測(cè)量方框圖P 將能感受壓力并轉(zhuǎn)換為與壓力成一定關(guān)系的電信號(hào)輸出的傳感將能感受壓力并轉(zhuǎn)換為與壓力成一定關(guān)系的電信號(hào)輸出的傳感器稱為壓力傳感器，其典型結(jié)構(gòu)包括器稱為壓力傳感器，其典型結(jié)構(gòu)包括感壓部分、傳輸和轉(zhuǎn)換部分感壓部分、傳輸和轉(zhuǎn)換部分及激勵(lì)部分及激勵(lì)部分。感壓元件的功能是直接承受被測(cè)壓力的作用。轉(zhuǎn)換。感壓元件的功能是直接承受被測(cè)壓力的作用。轉(zhuǎn)換部分的功能是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。激勵(lì)部分的功能是

17、供給部分的功能是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。激勵(lì)部分的功能是供給傳感器電源。傳感器電源。 對(duì)壓力傳感器大致要求：體積小、重量輕、高頻響應(yīng)好、測(cè)量對(duì)壓力傳感器大致要求：體積小、重量輕、高頻響應(yīng)好、測(cè)量準(zhǔn)確度高、抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)較寬的溫度范圍。準(zhǔn)確度高、抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)較寬的溫度范圍。 常見(jiàn)的壓力傳感器常見(jiàn)的壓力傳感器: :應(yīng)變式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器、應(yīng)變式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器、光導(dǎo)纖維壓力傳感器光導(dǎo)纖維壓力傳感器使用壓力傳感器應(yīng)注意的事項(xiàng)：使用壓力傳感器應(yīng)注意的事項(xiàng)：1 1、根據(jù)被測(cè)對(duì)象選擇、根據(jù)被測(cè)對(duì)象選擇適當(dāng)量程適當(dāng)量程的傳感器。的傳感器。2 2、使用環(huán)境溫度不易過(guò)高，傳感器

18、在測(cè)量中會(huì)與溫度高的氣、使用環(huán)境溫度不易過(guò)高，傳感器在測(cè)量中會(huì)與溫度高的氣體接觸，超過(guò)傳感器容許的溫度，需采體接觸，超過(guò)傳感器容許的溫度，需采用隔熱裝置用隔熱裝置。3 3、防止振動(dòng)防止振動(dòng)，傳感器經(jīng)常用于動(dòng)態(tài)測(cè)試，如外加振動(dòng)傳到傳，傳感器經(jīng)常用于動(dòng)態(tài)測(cè)試，如外加振動(dòng)傳到傳感器上，就會(huì)干擾被測(cè)信號(hào)，同時(shí)振動(dòng)加速度會(huì)引起傳感器感器上，就會(huì)干擾被測(cè)信號(hào)，同時(shí)振動(dòng)加速度會(huì)引起傳感器破壞。破壞。 單管彈簧式壓力表的結(jié)構(gòu)及工作原理單管彈簧式壓力表的結(jié)構(gòu)及工作原理： 單管彈簧式壓力表由帶螺紋接頭的支持器、表殼、罩殼、單管彈簧式壓力表由帶螺紋接頭的支持器、表殼、罩殼、表玻璃、襯圈、表盤(pán)、指針、彈簧管、拉桿、扇形齒輪、中心表玻璃、襯圈、表盤(pán)、指針、彈簧管、拉桿、扇