57热工仪表

热工仪表吉林建华于生龙热工仪表概述1、概述热工测量技术包括热工参数的测量方法和实现测量的仪表。热工测量参数包括温度、压力、流量、物位、成分（如气体分析仪）等。在工业锅炉运行中，通过热工参数的测量，可以及时反映热力设备的运行工况，为运行人员提供操作依据；为锅炉控制系统准确及时地提供信号。因此，热工测量是保证热力设备安全、经济运行及实现自动化的基础条件。目前我国电动仪表中并存着两种标准信号制度，在DDZ-Ⅰ和DDZ-Ⅱ型仪表中采用0~10毫安直流电流作为标准信号，而在DDZ-Ⅲ型仪表中，采用目前国际上统一的4~20毫安直流电流作为标准信号。从安全防爆、减少损耗、节省能量考虑，信号电流的满度值都希望选小一些。但太小也有困难，起点电流太小将会给两线制仪表带来困难，因为它将要求降低整个仪表在零信号时消耗的总电流。而在目前的元器件水平下，起点电流比4mA再小有时将发生困难。因此，目前国际上采用4～20mA作为标准信号。有利于识别仪表断电、断线等故障，且为现场变送器实现两线制提供了可能。2、热工仪表组成检测仪表的组成一般有四部分组成：感受（一次表）、传递（一次表）和显示（二次表）及传输（二次表）。热工仪表分类按功能按被测变量按工作原理或结构形式其它检测仪表压力液柱式、弹性式、电气式温度电偶、电阻、辐射、膨胀流量节流、转子、涡、靶式物位浮力、静压、声波、光学、辐射成分PH值、色谱、氧分析、红外压力测量1、基本概念在物理概念中，压力是垂直作用在单位面积上的力。是工业生产中的重要参数之一，在压力测量中，常有绝对压力、表压力、负压力和真空度之分。所谓绝对压力是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力，用符号Pj表示。地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力，用Pq来表示。绝对压力与大气压力之差，称为表压力，有Pb来表示。即Pb=Pj-Pq。当绝对压力值小于大气压力值时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度，用Pz来表示。******1标准大气压=760毫米汞柱=1.013×105帕斯卡=10.336米水柱。******P绝（大）P表P真P绝（小）绝对压力的零线绝对压力、表压、（真空度）的关系1个标准大气压Pq2、压力测量原理按测量原理分为两种：•根据压力的定义直接测量单位面积上受力的大小。例：液柱式、弹性式•应用压力作用于物体后所产生的各种物理效应来实现压力测量。例：电阻式：它是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随压力的变化而变化。压电效应：当晶体受压力作用发生机械变形时，在其相对的两个侧面上产生异性电荷的现象。3、压力测量仪表的分类压力测量原理可分为液柱式、弹性式、电阻式、电容式、电感式等。•弹性式压力计将被测压力转换成弹性元件变形的位移。类型：弹簧管压力计、波纹管压力计及膜式压力计等。特点：结构简单、使用可靠、读数清晰、价格低廉，在工业上广泛应用。•电气式压力计——压力变送器通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如电压、电流、频率等）。结构分类：各种压力传感器和压力变送器。例：电容式压力变送器它是由检测和变送两个环节组成。检测环节感受被测压力的变化转换成电容量的变化。变送环节则将电容变化量转换成标准电流信号4~20mADC输出。压力变送器“测压点的选择”测量流动介质：取压点与流动方向垂直。测液体压力：取压点在管道下部测气体压力：取压点在管道上部压力变送器4、常见故障原因及处理故障现象可能原因处理方法压力无指示无电源检查电源接线，接通电源信号接线断路检找断点，重新接线压力指示跳动被测介质压力波动大关小阀门开度安装位置震动大可安装减震器或移到震动小的地方显示不变化导压管堵透通导压管导压管切断阀未打开打开切断阀显示误差大变送器与仪表量程设置不一致重新设置量程检测元件损坏更换压力计零点量程调跑了重新调校压力计5、选型要点连接方式：螺纹连接、法兰连接、卡扣连接（快接头）等。压力等级：可根据被测介质所在设备的额定压力等级决定，变送器的压力等级要大于等于设备的额定压力等级。量程范围：对于压力的测量，应保证工作压力在仪表量程的1/3～1/2处。变送器的材质：无腐蚀性、有腐蚀性来决定，如304、316、316L等。信号传输方式：2、4线制，4～20mA电流信号。变送器功能：是否就地显示，指针显示还是液晶屏显示——是否需要，价格上有区别。温度测量一、温度仪表分类温度参数是不能直接测量的，一般只能根据物质的某些特性值与温度之间的函数关系，实现间接测量，温度测量的基本原理是与这些特性值的选择密切相关的。工业上测温的基本原理有•应用热膨胀原理测温•应用压力随温度变化的原理测温•应用热阻效应测温•应用热电效应测温•应用热辐射原理测温按工作原理分：有膨胀式、热电阻、热电偶以及辐射等按测量方式分：有接触式和非接触式两类。二、热电阻热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂电阻的测量精度是最高的，可作为基准仪器。1、测温原理：热电阻温度计是基于金属导体或半导体电阻值与温度成一定函数关系的原理实现温度测量的。2、热电阻材料目前，使用的金属热电阻材料有铜、铂、镍、铁等，其中因铁、镍提纯比较困难，其电阻与温度的关系线性较差，纯铂丝的各种性能最好，纯铜丝在低温下性能也好，所以实际应用最广的是铜、铂两种材料，并已列入了标准化生产。其中最常用的有：PT100、CU50•铂电阻（PT100、PT1000）-200~850℃•铜电阻（Cu50、Cu100）-50~150℃•镍电阻（Ni100）-60~180℃3、常见故障原因及处理故障现象可能原因处理方法温度示值偏低或不稳保护管内有金属屑、积灰，接线柱处脏污或短路除去金属屑，清扫灰尘、水滴等，找到短路点，加强绝缘温度示值无穷大热电阻或引线断路更换热电阻，找到断点重新接好温度显示负值热电阻接线有错或有短路现象改正接线，找出短路处，加强绝缘温度显示误差大热电阻丝材料受腐蚀变质更换热电阻4、选型要点连接方式：螺纹连接、法兰连接等。量程范围：对于温度的测量，应保证工作温度在仪表量程的2/3～3/4处。外护套材质：是否耐高温、耐腐蚀、耐磨等。信号传输方式：2、3、4线制，电阻信号。分度号选择：PT100、CU50等；电阻特性：如PT100特征为在标准条件下0度时的测量电阻为100欧姆。测量方式：表面式、插入式等，如为插入式还需对插入深度进行选择。5、其它B.CU50最便宜；PT100其次，其中PT100应用最广泛。C.热电阻的电气信号特征：如PT100特征为在标准条件下0度时的测量电阻为100欧姆，随着被测温度的升高阻值增大，CU50在标准条件下0度时的测量电阻为多少？D.进行信号传送时，接线不分正、负。其中3、4线制可实现相对远距离传输，同时可以消除因导线电阻引起的误差。E.要学会对应分度号查表：热电阻型号：WZ□□-□□□测温仪表1/2单/双只外保护管直径热电阻接线盒形式（防水、防爆）类型：P铂，C铜安装固定装置（螺纹、法兰等）A.选型举例E.热电阻PT100分度表注：温度每增加一度热电阻增加0.39欧姆三、热电偶1、原理热电偶温度计是基于热电效应这一原理测量温度的；它的测温范围很广，可测量-200~160O℃范围内，在特殊情况下，可测至2800℃的高温。将两种不同的导体或半导体连接成如图所示的闭合回路，如果两个接点的温度不同（TT0),则在回路内会产生热电动势，这种现象称为赛贝克热电效应。图中闭合回路称之为热电偶。导体A和B称之为热电偶的热电丝或热偶丝。热电偶两个接点中，置于温度为t的被测对象中的接点称为测量端，又称工作端，温度为参考温度t0的另一端称之为参考端，又称自由端或冷端。2、特点测量精度高，测量范围广，构造简单，使用方便，不受大小和形状的限制，外有保护套管，用起来方便。3、热电偶的类形S：铂铑10-铂–20～1300℃B：铂铑30-铂铑6300～1600℃K：镍铬-镍硅（镍铬-镍铝）-50～1000℃J：铁-康铜-40～750℃R：铂铑13-铂-0～1600℃E：镍铬-康铜-40～1000℃T：铜-康铜-40～350℃4、各种热电偶的分度表均是在参考端即温度t0为0℃的条件下得到的热电势与温度之间的关系，因此，热电偶测温时，冷端温度必须为0℃，否则将产生测量误差。而在工业上使用时，要使冷端温度保持在0℃是比较困难的，所以，必须根据不同的使用条件和要求的测量精度，对热电偶冷端温度采用一些不同的处理办法，常用的方法有如下几种：•补偿导线延伸法•冰点法•计算修正法•仪表零点校正法•补偿电桥法5、补偿导线延伸法热电偶做得很长，使冷端延长到温度比较稳定的地方。由于热电偶本身不便于敷设，对于贵金属热电偶也很不经济，因此，采用一种专用导线将热电偶的冷端延伸出来，而这种导线也是由两种不同金属材料制成，在一定温度范围内（100℃以下）与所连接的热电偶具有相同或十分相近的热电特性，其材料也是廉价金属，将这种导线称为补偿导线。注意：无论是补偿型还是延伸型，补偿导线本身并不能补偿热电偶冷端温度的变化，只是起到热电偶冷端延伸作用，改变冷位置。在规定的范围内，由于补偿导线热电特性不可能与热电偶完全相同，因而仍存在一定的误差。6、计算修正法当热电偶冷温度不是0℃而是t0时，测得的热电偶回路中的热电势为E(t,t0)。可采用正式进行修正：E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)只适用于实验室或临时性测温的情况，而对于现场的连续测量显然是不实用的7、常见故障原因及处理故障现象可能原因处理方法温度示值偏低或不稳电极短路找出短路原因，如潮湿或绝缘损坏接线柱处积灰清扫补偿导线与热偶极性接反纠正接线补偿导线与热偶极不配套更换相配套的补偿导线冷端补偿不符要求调整冷端补偿达到要求热偶安装位置不当按规定重新安装温度示值偏高补偿导线与热偶极不配套更换相配套的补偿导线有直流干扰信号进入排除直流干扰显示不稳定接线柱处接触不良将接线柱拧紧测量线路绝缘破损，引起断续短路或接地找出故障点，修复绝缘热偶安装不牢或有震动紧固电偶，消除震动热电偶电极将断未断更换热偶外界干扰查出干扰源，采取屏蔽措施显示误差大热电偶电极变质更换热偶热电偶安装位置不当改变安装位置保护管表面积灰清除积灰显示无穷大接线断路找到断点，重新接好热电极断开或损坏更换热电偶8、其它热电偶型号：WR□-□□□测温仪表外保护管直径热电偶接线盒形式（防水、防爆灯）类型：K（镍铬—镍硅）安装固定装置（螺纹、法兰等）E（镍铬—铜镍）S（铂铑10—铂）A.选型举例B.K型热电偶最便宜且常用，其测温范围很大。C.K型热电偶的补偿导线型号为：KX（延长型），正极KPX红色（镍铬），负极KNX黑色（镍硅）；KC（补偿型），正极KPC红色（铜），负极KNC蓝色（铜镍）；一般选用补偿型，价格较便宜，接线注意不能反接，尤其是接显示表那一侧，红色接热电偶正极。D.在使用容易磨断，可以在不引入其他金属的情况下，将热电偶的正负极用火焊重新焊接，仍可以继续使用。E.一般用于测量炉膛温度的热电偶的外护套宜选用耐磨型：如1Cr18Ni9Ti，乌碳等高硬度材质。F.K型热电偶分度表温度0-10-20-30-40-50-60-70-80-90-95-100-200-5.8914-6.0346-6.1584-6.2618-6.3438-6.4036-6.4411-6.4577-100-3.5536-3.8523-4.1382-4.4106-4.669-4.9127-5.1412-5.354-5.5503-5.7297-5.8128-5.891400-0.3919-0.7775-1.1561-1.5269-1.8894-2.2428-2.5866-2.9201-3.2427-3.3996-3.5536温度010203040506070809095100000.39690.79811.20331.61182.02312.43652.85123.26663.68193.88924.09621004.09624.50914.91995.32845.73456.13836.54026.94067.