石化四厂化工仪表基础培训(温度仪表)

单击此处编辑副标题化工仪表基础知识培训石化四厂——曹洪槐温度仪表目录温度的概述热电阻热电偶温度变送器温度的概述温度（temperature）是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，如物体的体积，密度，粘度，硬度，电导率等。温标：用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温度(°F)、摄氏温度（℃）、热力学温度(K)和国际实用温标。从分子运动观点看，温度是物体分子运动平均动能的标志热电阻的工作原理热电阻温度计是基于金属导体或半导体电阻值随温度变化而变化的性质，将温度变化转换为电阻变化来进行温度测量的仪表。热电阻温度计的特点是精度高、适于测低温。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。其关系式为：Rt＝Rt0[1＋α(t－t0)]热电阻和温度变送器之间有三种接线方式：二线制、三线制、四线制。热电阻的接线方式二线制在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻；四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。热电阻的接线方式热电阻的类型目前，使用的金属热电阻材料中，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铂、铜两种材料。∆铂热电阻（IEC）：由纯铂丝绕制而成，分度号为Pt100（Pt10），测温范例-200~850℃。∆铂电阻特点：电阻率较高、抗氧化性好，容易提纯，但电阻温度系数小、价格较高。∆铜热电阻（WZC）：由纯铜丝绕制而成，分度号为Cu100（Cu50），测温范例-50~150℃。∆铜电阻特点：电阻温度系数高、容易提纯、价格便宜，但其电阻率低、易氧化热电阻的故障原因及处理方法故障现象(一)。仪表指示值比实际温度低或指示不稳定。原因分析：(1)保护管内有积水。(2)接线盒上有金属屑或灰尘。(3)热电阻丝之间短路或接地。处理方法：(1)清理保护管内的积水并将潮湿部分加以干燥处理。(2)清除接线盒上的金属屑或灰尘。(3)用万用表检查热电阻短路或接地部位，并加以消除，如短路应更换。故障现象（二）：仪表指示最大值。原因分析：热电阻断路。处理方法：(1)用万用表检查断路部位并予以消除。(2)如连接导线断开，应予以修复或更换。(3)如热电阻本身断路，应更换。故障现象（三）：仪表指示最小值。原因分析：热电阻短路。处理方法：(1)用万用表检查短路部位，若是热电阻短路，则应修复或更换。(2)若是连接导线短路，则应处理或更换。热电偶的工作原理把两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，如果两个接点的温度不同，则在回路内会产生电动势（简称热电势）,闭合回路称为热电偶。图3－1热电偶测温原理T测量端（工作端或热端）T0参考端（自由端或冷端）A偶丝B偶丝热电偶的工作原理热电偶产生热电势的条件是：两热电极材料相异，两接点温度相异。热电偶产生的热电势由接触电势和温差电势两部分组成。接触电势：由于两种不同导体的电子密度不同，而在接触处形成的电动势。接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。温差电势：在同一根导体中由于两端温度不同，而产生的一种电势。热电偶的组成热电偶的组成普通热电偶通常由热电极、绝缘管、保护套和接线盒等主要部分构成。铠装热电偶：将热电偶丝与绝缘材料及金属套管经整体复合拉伸工艺加工而成的可弯曲的坚实组合体。热电偶的分类热电偶分类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶中国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为中国统一设计型热电偶。∆标准化热电偶：采用国际电工委员会推荐的8种标准化热电偶。热电偶的分类∆铂铑-铂热电偶：由纯铂丝和铂铑丝制成，分度号为S，铂铑丝为正极，纯铂丝为负极，测温范例0~1600℃。∆镍铬-镍硅热电偶：由镍铬丝和镍硅丝制成，分度号为K，镍铬为正极，镍硅为负极，测温范例0~1200℃。∆镍铬-康铜热电偶：由镍铬丝和康铜丝制成，分度号为E，镍铬为正极，康铜为负极，测温范例0~800℃。∆非标准化热电偶：在超高温、低温等特殊测温条件下，应用的一些特殊热电偶。∆镍铬-金铁热电偶：由镍铬丝和金铁丝制成，分度号为，镍铬为正极，金铁为负极，测温范围0~273K。是一种较理想的低温测量热电偶。∆非金属热电偶：石墨-碳化钛热电偶，碳化硼-石墨热电偶等热电偶冷端补偿热电偶冷端温度的处理方法热电偶测温时为什么需要进行冷端补偿？热电偶热电势的大小与其两端的温度有关，其温度－热电势关系曲线是在冷端温度为0℃时分度的。在实际应用中，由于热电偶冷端暴露在空间受到周围环境温度的影响，所以测温中的冷端温度不可能保持0℃不变，也不可能固定在某个温度不变，而热电偶电势既决定于热端温度，也决定于冷端温度。所以如果冷端温度自由变化，必然会引起测量误差。为了消除这种误差，必须进行冷端温度补偿。当热电偶的冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数热电偶冷端补偿∆补偿导线延伸法：采用一种专用导线将热电偶的冷端延伸到温度较低而又较恒定的地方。这种导线在一定温度范国围内（0~100℃）具有和所接热电偶相同的热电特性。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，改变了冷端位置，以便采用其他补偿方法。∆补偿电桥法：采用不平衡电桥产生的直流毫伏信号，来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化。补偿导线是最基本的，它通常与补偿电桥法一起使用。热电偶的安装热电偶的安装要求:对热电偶与热电阻的安装，应注意有利于测温准确，安全可考及维修方便，而且不影响设备运行和生产操作.要满足以上要求，在选择对热电偶和热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下几点：1、为了使热电偶和热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换，应合理选择测点位置，尽量避免在阀门，弯头及管道和设备的死角附近装设热电偶或热电阻.2、带有保护套管的热电偶和热电阻有传热和散热损失，为了减少测量误差，热电偶和热电阻应该有足够的插入深度：热电偶的安装（1）对于测量管道中心流体温度的热电偶，一般都应将其测量端插入到管道中心处（垂直安装或倾斜安装）.如被测流体的管道直径是200毫米，那热电偶或热电阻插入深度应选择100毫米；（2）对于高温高压和高速流体的温度测量（如主蒸汽温度），为了减小保护套对流体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂，可采取保护管浅插方式或采用热套式热电偶.浅插式的热电偶保护套管，其插入主蒸汽管道的深度应不小于75mm;热套式热电偶的标准插入深度为100mm;热电偶的安装（3）假如需要测量是烟道内烟气的温度，尽管烟道直径为4m，热电偶或热电阻插入深度1m即可.（4）当测量原件插入深度超过1m时，应尽可能垂直安装，或加装支撑架和保护套管.热电偶的正确使用:正确使用热电偶不但可以准确得到温度的数值，保证产品合格，而且还可节省热电偶的材料消耗，既节省资金又能保证产品质量。安装不正确，热导率和时间滞后等误差，它们是热电偶在使用中的主要误差。热电偶的安装1、安装不当引入的误差如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，就是说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8～10倍；热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性；热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100℃；热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差；热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。热电偶的安装2、绝缘变差而引入的误差如热电偶绝缘了，保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良，在高温下更为严重，这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰，由此引起的误差有时可达上百度。3、热惰性引入的误差由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化，在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。测温环境许可时，甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后，用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。测量滞后越大，热电偶波动的振幅就越小，与实际炉温的差别也就越大。当用时间常数大的热电偶测温或控温时，仪表显示的温度虽然波动很小，但实际炉温的波动可能很大。热电偶的安装为了准确的测量温度，应当选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比，与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比，如要减小时间常数，除增加传热系数以外，最有效的办法是尽量减小热端的尺寸。使用中，通常采用导热性能好的材料，管壁薄、内径小的保护套管。在较精密的温度测量中，使用无保护套管的裸丝热电偶，但热电偶容易损坏，应及时校正及更换。4、热阻误差高温时，如保护管上有一层煤灰，尘埃附在上面，则热阻增加，阻碍热的传导，这时温度示值比被测温度的真值低。因此，应保持热电偶保护管外部的清洁，以减小误差。热电偶的故障原因及处理方法故障现象：热电势比实际值小故障原因；(1)短路。(2)热电偶接线盒内接线柱间短路(3)补偿导线因绝缘烧坏而短路。(4)补偿导线与热电偶不匹配。(5)补偿导线与热电偶极性接反。(6)插入深度不够和安装位置不对。(7)热电偶冷端温度过高。处理方法：(1)经检查若是由于潮湿引起，可烘干；若是由于瓷管绝缘不良，则应予以更换。(2)打开接线盒，把接线板刷干净。(3)将短路处重新绝缘或更换新的补偿导线。(4)更换成同类型的补偿导线。(5)重新接正确。(6)改变安装位置和插入深度。(7)热电偶的连接导线换成补偿线，使冷端移开高温区。热电偶的故障原因及处理方法故障现象：热电势比实际大。原因分析：(1)补偿导线与热电偶型号不匹配。(2)插入深度不够或安装位置不对。(3)热电极变质。(4)有干扰信号进入。(5)热电偶参考端温度偏高。处理方法：(1)更换相同型号的补偿导线。(2)改变安装位置或插入深度。(3)更换热电偶。(4)检查干扰源，并予以消除。(5)调整参考端温度或进行修正。热电偶的故障原因及处理方法故障现象：测量仪表指示不稳定，时有时无，时高时低。原因分析：(1)热电极在接线柱处接触不良。(2)热电偶有断续短路或断续接地现象。(3)热电极已断或似断非断(4)热电偶安装不牢固，发生摆动。(5)补偿导线有接地或断续短路现象。处理方法：(1)重新接好。(2)将热电偶的热电极从保护管中取出，找出故障点并予以消除。(3)更换新电极。(4)安装牢固。(5)找出故障点并予以消除。热电偶的故障原因及处理方法故障现象：热电偶电势误差大。原因分析：(1)热电极变质。(2)热电偶的安装位置与安装方法不当。(3)热电偶保护套管的表面积垢过多。(4)测量线路短路(热电偶和补偿导线)。(5)热电偶回路断线。(6)接线柱松动。处理方法：(1)更换热电偶。(2)改变安装位置与安装方法。(3)进行