常用溫度測量儀表原理與維護(hù)課件

溫度測量常用儀表原理及維護(hù)運營維護(hù)中心溫度測量常用儀表原理及維護(hù)運營維護(hù)中心1目錄1：溫度測量的基本概念2：溫度的測量與變送3：溫度計的分類和形式4：熱電偶溫度計5：熱電偶冷端溫度補償6：熱電偶的校驗和誤差分析7：熱電阻溫度計測溫原理8：熱電阻溫度計常見的故障目錄1：溫度測量的基本概念2溫度測量及溫度傳感器一、溫度測量的基本概念溫度的定義：表征分子熱運動的程度的物理量溫標(biāo)：衡量溫度大小的標(biāo)尺攝氏：℃熱力學(xué)：K華氏：℉溫度測量及溫度傳感器一、溫度測量的基本概念3二、溫度的測量與變送溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍而重要的操作參數(shù)。所有的過程都是在一定的溫度條件下進(jìn)行的；溫度決定一些反應(yīng)能否進(jìn)行和反應(yīng)方向；溫度決定一些反應(yīng)的進(jìn)程程度；溫度顯示反應(yīng)的能量變化。溫度不能直接測量。溫度的測量都是通過溫度傳遞到敏感元件后，其物理性質(zhì)隨溫度變化而進(jìn)行的。二、溫度的測量與變送溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍而重要的操作參4三、溫度計的分類和形式膨脹式溫度計玻璃溫度計壓力式溫度計雙金屬溫度計熱電偶溫度計熱電阻溫度計輻射式溫度計三、溫度計的分類和形式膨脹式溫度計5四、膨脹式溫度計玻璃溫度計壓力式溫度計雙金屬溫度計四、膨脹式溫度計玻璃溫度計6玻璃液體溫度計利用液體受熱膨脹并沿玻璃毛細(xì)管延伸而直接顯示溫度雙金屬溫度計不同金屬受熱膨脹不同，雙金屬片在受熱情況下發(fā)生彎曲而顯示溫度t=t0t

t0玻璃液體溫度計t=t0tt071、玻璃液體溫度計是膨脹式溫度計之一種,利用液體受熱膨脹的性質(zhì)制成,常用的液體有水銀和酒精。廣泛用于測量-200-500攝氏度范圍內(nèi)的溫度。（1）優(yōu)點和缺點

玻璃液體溫度計是最常用,也是最簡單,最便宜的溫度計。這種溫度計主要優(yōu)點是構(gòu)造簡單,使用方便,精度高和價格低廉。缺點是惰性大,能見度低,不能自動記錄及遠(yuǎn)距離傳送。1、玻璃液體溫度計是膨脹式溫度計之一種,利用液體受熱膨脹的性8玻璃溫度計玻璃溫度計9常用溫度測量儀表原理與維護(hù)ppt課件10常用溫度測量儀表原理與維護(hù)ppt課件112、壓力式溫度計壓力式溫度計的工作原理是當(dāng)溫度變化時,工質(zhì)的體積或壓力相應(yīng)發(fā)生變化,以此制成溫度計這種溫度計的主要優(yōu)點是構(gòu)造簡單,防震可以遠(yuǎn)距離測量,并可制成自動記錄式。主要缺點是損壞后很難修理,不能測點溫和表面溫度。國產(chǎn)WTQ型式氣體壓力溫度計,可用來指示或記錄工業(yè)設(shè)備中氣體,蒸汽或液體的溫度。測量范圍:0-120,0-160,0-200,0-3009(單位攝氏度)工作壓力:60kgf/cm^2,精度1.5與2.5級。2、壓力式溫度計壓力式溫度計的工作原理是當(dāng)溫度變化時,工質(zhì)12壓力式溫度計工作原理利用液體的蒸發(fā)或氣體的膨脹而引起的壓力變化進(jìn)行測量。溫包：傳熱、容納膨脹介質(zhì)；毛細(xì)管：傳遞壓力；彈簧管：顯示壓力（溫度）。壓力式溫度計工作原理利用液體的蒸發(fā)或氣體的膨脹而引起的壓力變13帶溫壓補償?shù)膲毫κ綔囟扔嫀貕貉a償?shù)膲毫κ綔囟扔?43、雙金屬溫度計(一)雙金屬溫度計的工作原理：雙金屬溫度計是利用兩種不同膨脹系數(shù)的金屬片A和B將其焊接在一起并將一端固定。當(dāng)溫度發(fā)生變化時,膨脹悉數(shù)較大的金屬片B伸長較多,故其未固定端(自由端)必然向膨脹系數(shù)較小的金屬A一方彎曲變形。利用彎曲變形的大小不同,從而可表示出溫度的高低不同。3、雙金屬溫度計(一)雙金屬溫度計的工作原理：15雙金屬溫度計(二).雙金屬片溫度計按指示部分與保護(hù)管連接方式不同,分為下列三種類型:(1)軸項型

(2)徑向型

(3)135度角型雙金屬溫度計(二).雙金屬片溫度計按指示部分與保護(hù)管連接方式16雙金屬溫度計雙金屬溫度計17四、輻射式溫度計通過特定波長光波的強(qiáng)度或熱輻射強(qiáng)度來確定光源溫度。輻射式溫度計：測定熱輻射強(qiáng)度；光學(xué)溫度計：采用光學(xué)分頻法，測定不同頻率光波的強(qiáng)度比值；比色法：直接通過可見光顏色的對比，確定光源溫度。輻射式溫度計，通常用于測量高溫條件，特別是光學(xué)溫度計和比色溫度計需要利用物體在高溫下發(fā)射的可見光進(jìn)行檢測。四、輻射式溫度計通過特定波長光波的強(qiáng)度或熱輻射強(qiáng)度來確定光源18輻射式溫度計輻射式溫度計19五、熱電偶溫度計1、熱電偶的測溫原理熱電勢：兩種不同的導(dǎo)體材料（或半導(dǎo)體）A，B組成的閉合回路。相接觸時，存在電子的遷移，達(dá)到平衡時，在接觸的兩端形成電勢可用于點溫度的測量只與材料和溫度有關(guān)，與熱電偶的長度、直徑無關(guān)接觸電勢和溫差電勢組成mV五、熱電偶溫度計1、熱電偶的測溫原理mV20熱電偶溫度計熱電偶溫度計212、溫差電勢溫差電勢：同一金屬導(dǎo)體兩端溫度不同而產(chǎn)生的。高溫端流向低溫端的自由電子與低溫端被電場吸引流向高溫端的自由電子達(dá)到了動態(tài)平衡，這時的電位差稱為溫差電勢e，大小僅與金屬材料及兩端溫差有關(guān)，而與幾何尺寸及金屬（導(dǎo)體）溫度分布無關(guān)。e(t,t0)可用下面的函數(shù)差來表示

eA(t,t0)=eA(t)-eA(t0)

eA（t，t0）A+t－t02、溫差電勢溫差電勢：同一金屬導(dǎo)體兩端溫度不同而產(chǎn)生的。eA223、熱電偶的材質(zhì)與選擇熱電偶的材質(zhì)要求：單位溫度變化的熱電勢大，且盡量接近線性關(guān)系；熱電性質(zhì)穩(wěn)定；化學(xué)穩(wěn)定性好：高溫下抗氧化，抗腐蝕；具有較好的延展性，易于加工；復(fù)現(xiàn)性好，便于批量生產(chǎn)和互換。不同材質(zhì)的熱電偶有不同的特性，應(yīng)根據(jù)實際需要選擇測量范圍、放大系數(shù)（以分度值表示）、測量精度、抗腐蝕能力、價格等。3、熱電偶的材質(zhì)與選擇熱電偶的材質(zhì)要求：23耐腐熱電偶和耐磨熱電偶耐腐熱電偶和耐磨熱電偶24壓著式鎧裝熱電偶壓著式鎧裝熱電偶25耐高溫耐腐蝕熱電偶以特殊金屬陶瓷材料作為外保護(hù)套管，采用復(fù)合型結(jié)構(gòu)，使用溫度1600°C，具有良好的耐高溫、抗氣流沖擊、抗氧化性能。主要用于高溫加熱爐、裂解爐、尾氣焚燒爐、焦化爐等裝置的測溫。耐高溫耐腐蝕熱電偶以特殊金屬陶瓷材料作為外保護(hù)套管，采用復(fù)合26吹氣型熱電偶吹氣型熱電偶的結(jié)構(gòu)原理：鎧裝熱電偶感溫元件和外保護(hù)管之間構(gòu)成一定的氣路，在氣路中，通入一定壓力的惰性氣體，以排除或減少熱電偶在高溫、高壓條件下還原氣體的滲入。吹氣型熱電偶吹氣型熱電偶的結(jié)構(gòu)原理：27WR系列隔爆熱電偶WR系列隔爆熱電偶284、熱電偶冷端溫度補償熱電偶的熱電勢是兩個接點溫度的函數(shù)表,只有當(dāng)冷端溫度不變時,熱電勢才是熱端溫度的單值函數(shù)。實際應(yīng)用中,熱電偶冷端所處環(huán)境溫度總有波動,從而使測量得不到正確結(jié)果,必須采取補償措施.冷端溫度處理辦法有以下幾種:1.計算修正法

2.儀表機(jī)械零點調(diào)整法

3.恒溫法

4.補償法

5.多點測量的熱電偶冷端溫度補償4、熱電偶冷端溫度補償熱電偶的熱電勢是兩個接點溫度的函數(shù)表,29（1）.計算修正法若溫度顯示儀表分度時規(guī)定熱電偶冷端溫度為零攝氏度,而在使用中冷端溫度不為零攝氏度時,根據(jù)熱電偶的中間溫度定律,得知在這種情況下產(chǎn)生的熱電勢為:EAB(t,0)=EAB(t,t0)+EAB(t0,0)

式中:EAB(t,0)-冷端為0,熱端為t時的熱電勢；

EAB(t,t0)-冷端為t0,熱端為t時的熱電勢,即實測值；

EAB(t0,0)-冷端為t0,時的應(yīng)加校正值。將t0攝氏度的儀表實測讀數(shù)與相應(yīng)的校正值代數(shù)相加得EAB(t,0),然后從分度表查得被測溫度t值。這種方法只適用于實驗室。（1）.計算修正法若溫度顯示儀表分度時規(guī)定熱電偶冷端溫度為零30（2）.儀表機(jī)械零點調(diào)整法儀表的機(jī)械零點為儀表輸入電勢為零時,指針停留的刻度點,也就是儀表的起始點。若預(yù)知熱電偶冷端溫度為t0,在此時相當(dāng)于人為給儀表輸入熱電勢EAB(t0,0),在接通測溫回路后,輸入儀表的熱電勢為：

EAB(t,t0)+EAB(t0,0)=EAB(t,0)

使儀表指針指示熱端溫度t值。儀表機(jī)械零點調(diào)整法比較簡單,如熱電偶冷端溫度波動頻繁,變化較大,不宜采用此法（2）.儀表機(jī)械零點調(diào)整法儀表的機(jī)械零點為儀表輸入電勢為零時31（3）.恒溫法在精密測溫中,一般要求熱電偶溫度保持為0攝氏度,通常采用冰點槽。用清潔的水制成冰屑與清潔的水相混合盛于冰點槽的保溫瓶內(nèi),并使其達(dá)到平衡而保持恒定的0攝氏度,使用時將熱電偶冷端放在插入冰點槽的試管底部恒溫法是準(zhǔn)確度很高的冷端處理方法,然而使用比較麻煩,需要保持冰,水兩相。（3）.恒溫法在精密測溫中,一般要求熱電偶溫度保持為0攝氏度32

（4）.補償法補償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補償熱電偶冷端溫度變化所引起的熱電勢的變化。由熱電勢計算修正法可知,當(dāng)熱電偶冷端溫度tn偏離規(guī)定值t0時,熱電勢的修正值為EAB(tn,t0),如果在熱電偶測量回路中串接一個等于EAB(tn,t0)的直流電壓U,則回路的總電勢為：

EAB(t,tn)+U=EAB(t,tn)+EAB(tn,t0)=EAB(t,t0)（4）.補償法補償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補償熱電偶33（5）、多點測量的熱電偶冷端溫度補償在工業(yè)生產(chǎn)中為了有效利用控制盤和節(jié)省顯示儀表，常通過多點切換開關(guān)把幾只甚至幾十只同一分度號的熱電偶接到一塊表上.這時可將各熱電偶的冷端用補償導(dǎo)線引至溫度變化比較小的地方，然后共用一個橋式補償器進(jìn)行冷端溫度補償.補償方法有以下兩種.補償方法有以下兩種:(1)利用一塊顯示儀表和一個冷端溫度補償器的多點測量線路.(2)用一只輔助熱電偶對多只同型號熱電偶冷端進(jìn)行補償?shù)木€路.（5）、多點測量的熱電偶冷端溫度補償在工業(yè)生產(chǎn)中為了有效利用345、使用熱電偶補償導(dǎo)線應(yīng)該注意的問題（1）補償導(dǎo)線必須與相應(yīng)型號的熱電偶配用；（2）補償導(dǎo)線在與熱電偶、儀表連接時，正負(fù)極不能接錯，兩對連接點要處于相同溫度；（3）補償導(dǎo)線與熱電偶連接點溫度不得超過規(guī)定使用的溫度范圍；（4）要根據(jù)所配儀表的不同要求選有補償導(dǎo)線的線徑。5、使用熱電偶補償導(dǎo)線應(yīng)該注意的問題（1）補償導(dǎo)線必須與相35熱電偶補償導(dǎo)線的外形圖熱電偶補償導(dǎo)線的外形圖36六、熱電阻溫度計1.熱電阻測溫原理2.工業(yè)常用熱電阻3.熱電阻構(gòu)造六、熱電阻溫度計1.熱電阻測溫原理371、熱電阻溫度計測溫原理測量原理

物理學(xué)指出:各種材料的電阻率都隨溫度變化。若忽略物體的長度和截面隨溫度的變化,則在參比溫度t0下的電阻值Rt0和電阻率的溫度系數(shù)(簡稱電阻溫度系數(shù))a已知物體,可以通過測量此物體的電阻來反映其溫度。簡言之就是利用金屬電阻隨溫度變化的規(guī)律進(jìn)行測量；測量金屬在不同溫度下電阻值的變化。結(jié)構(gòu)：普通型，鎧裝型，薄膜型1、熱電阻溫度計測溫原理測量原理382.工業(yè)常用熱電阻在我國,標(biāo)準(zhǔn)化的熱電阻現(xiàn)有鉑的和銅的兩種材質(zhì)：鉑電阻：0~650oC，Pt10，Pt100銅電阻：-50~+150oC，Cu50，Cu100工業(yè)熱電阻的品種與性能:1.分度號

2.R0電阻與比阻W1003.使用特點2.工業(yè)常用熱電阻在我國,標(biāo)準(zhǔn)化的熱電阻現(xiàn)有鉑的和銅的兩種材39（1）.分度號及分度表根據(jù)IEC規(guī)定,鉑電阻有Pt10和Pt100兩種分度號銅熱電阻按WZC標(biāo)準(zhǔn),代號有Cu50和Cu100兩種。（1）.分度號及分度表根據(jù)IEC規(guī)定,鉑電阻有Pt10和Pt40常用溫度測量儀表原理與維護(hù)ppt課件41（2）.使用特點鉑熱電阻用于－２００－＋６５０攝氏度范圍內(nèi)測溫，銅熱電阻因在高溫下易氧化而適用于５０－＋１５０攝氏度范圍內(nèi)測溫。前者穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高；后者價格便宜，電阻與溫度關(guān)系的線性度較好。（2）.使用特點鉑熱電阻用于－２００－＋６５０攝氏度范圍內(nèi)測423.熱電阻構(gòu)造與熱電偶一樣，工業(yè)熱電阻有普通基型結(jié)構(gòu)和鎧裝結(jié)構(gòu)兩種。它們都由感溫元件，引出線，保護(hù)套管，接線盒，絕緣材料等組成。熱電阻的接線采用三線制，其目的是減少引線電阻變化引起的附加誤差。3.熱電阻構(gòu)造與熱電偶一樣，工業(yè)熱電阻有普通基型結(jié)構(gòu)和鎧裝43熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻的結(jié)構(gòu)44專用熱電阻和隔爆型熱電阻專用熱電阻和隔爆型熱電阻45套管式熱電阻套管式熱電阻作為溫度測量和控制的傳感器與顯示儀表配套，以直接測量和控制生產(chǎn)過程中氣體，液體和蒸汽的溫度。不僅用于發(fā)電廠管道測溫，同時也用于其他工業(yè)部門的測溫。套管式熱電阻套管式熱電阻作為溫度測量和控制的傳感器與顯示儀表46裝配式熱電阻工業(yè)用鉑電阻作為溫度測量的傳感器，通常用來和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。裝配式熱電阻工業(yè)用鉑電阻作為溫度測量的傳感器，通常用來和顯示47耐腐型、耐磨型熱電阻但在某些特殊場合，如化工廠、冶煉廠、火電廠等，用普通熱電偶，熱電阻就極易損壞。因此，在這些場合必須采用特殊材料及機(jī)構(gòu)的熱電偶熱電阻。耐腐型、耐磨型熱電阻但在某些特殊場合，如化工廠、冶煉廠、火電483、熱電阻溫度計常見的故障（1）熱電阻電阻絲之間短路或接地；（2）熱電阻電阻絲斷開；（3）保護(hù)套管內(nèi)積水或污物，局部短路；（4）電阻元件與接線盒間引出導(dǎo)線斷路；（5）連接導(dǎo)線接觸不良使阻值增大，或有局部短路等。3、熱電阻溫度計常見的故障（1）熱電阻電阻絲之間短路或接地；49十二、思考及計算1.補償導(dǎo)線與熱電偶配套使用時，應(yīng)注意那些問題？2.熱電偶測溫為什么要進(jìn)行冷端補償？3.一支測溫電阻體，分度號已看不清，你如何用簡單方法鑒別出電阻體的分度號？4.某設(shè)備內(nèi)的溫度為200。C，擬用熱電阻測量，應(yīng)選用那一種電阻溫度計？5.采用K型熱電偶測溫,已知被測溫度與冷端溫度分別為500℃和50℃，試求熱電勢的數(shù)值？6.用S型熱電偶測溫,已知冷端溫度為40℃，而實測的熱電勢為9.352mV,試求被測溫度值?十二、思考及計算1.補償導(dǎo)線與熱電偶配套使用時，應(yīng)注意那些問50答案1.補償導(dǎo)線與熱電偶配套使用時，應(yīng)注意那些問題？

（1）補償導(dǎo)線必須與熱電偶配套，不同型號的熱電偶應(yīng)選用不同的補償導(dǎo)線。

（2）補償導(dǎo)線與熱電偶連接時應(yīng)正極接正極，負(fù)極接負(fù)極。

（3）補償導(dǎo)線與熱電偶連接的兩個接點必須同溫。2.熱電偶測溫為什么要進(jìn)行冷端補償？

熱