По видам объектов и принципам измерений

Распределение измерительных преобразователей температуры

Методы измерения температуры, используемые в технических средствах

Таблица 2.2

Отечественной промышленностью выпускается около 50 типов термопреобразователей сопротивления (термометров сопротивления) из медной (ТСМ) и платиновой (ТСП) проволоки. С помощью платиновых термопреобразователей измеряют температуру в диапазоне от – 260 до +600° С, с помощью медных — от – 50 до +180°С. Они выпускаются двух модификаций — одинарные и двойные. В двойном в общую арматуру вмонтированы два чувствительных элемента, электрически не связанные между собой. Каждый чувствительный элемент имеет пару зажимов в головке термопреобразователя.

Двойной термопреобразователь сопротивления предназначен для работы с двумя вторичными приборами, параллельная работа которых от одного чувствительного элемента не допускается.

Основные требования, обеспечивающие правильность выбора и нормальную работу термопреобразователя сопротивления: соответствие измеряемой температуры пределам измерения; правильный выбор места установки; соответствие прочности и материала арматуры условиям эксплуатации; правильный выбор длины монтажной части.

Для измерения температуры контактным способом, особенно в области высоких температур, предназначены термоэлектрические преобразователи температуры (термопары). Выпускается более 50 типов термоэлектрических преобразователей для измерения температуры от – 200 до 2500° С, причем для высоких температур при кратковременном погружении в измеряемую среду.

В большинстве конструкций промышленных термопреобразователей температуры предусматриваются наружные металлические, керамические, металлокерамические защитные трубки с закрытым концом. Во многих случаях защитный чехол должен предохранять термоэлектроды от вредного воздействия измеряемой среды. Материал защитной трубки-чехла должен выдерживать длительное пребывание при температуре верхнего предела применения данной конструкции термоэлектрического преобразователя.

Термоэлектрические преобразователи изготовляют без чехла, со стальным чехлом (до 600°С), с чехлом из специального жаростойкого сплава (до 1100°С), с фарфоровым чехлом (до 1300°С), с чехлом из оксида алюминия (до 1600°С). По способу крепления преобразователи выпускаются с неподвижным штуцером и с подвижным фланцем, по инерционности они подразделяются с большой (до 3,5 мин), средней (до 1 мин), малой (до 40 с) и ненормированной (более 3,5 мин) инерционностью.

Выпускаются стандартные термоэлектрические преобразователи температуры с термоэлектродами из благородных и неблагородных металлов и сплавов: хромель-алюмелевые (ТХА), хромель-копелевые (ТХК), платинородий-платиновые (ТПП), платинородий-платинородиевые (ТПР), вольфрамрений-вольфрамрениевые (ТВР).

По диапазону измеряемых температур термоэлектрические термопреобразователи условно делят на устройства для измерения низких, средних и высоких температур.

Низкие температуры вплоть до точки кипения водорода измеряют медь-константановыми термопреобразователями, которые имеют высокую стабильность, и воспроизводимость результатов во времени, причем они сохраняют свою градуировку лучше, чем термометры, подвергающиеся действию высоких температур, вызывающих физические и химические изменения в термоэлектродах. Для измерения низких температур можно также использовать термопреобразователи, применяемые обычно для измерения более высоких температур, например хромель-алюмелевые, хромель-копелевые.

Для измерения средних температур наиболее подходящими являются термоэлектрические преобразователи градуировок ХИ, ХА, ПП и ПР.

Наиболее надежными в настоящее время являются платинородий-платиновые термометры. Наиболее стабильные термоэлектрические свойства имеют термоэлектрические преобразователи на основе вольфрама, рения и их сплавов. Они надежны при измерении температуры до 2200°С в вакууме, водороде и инертной атмосфере.

Манометрические методы измерения температуры применяются в показывающих и регистрирующих приборах и в измерительных преобразователях с унифицированными выходными сигналами. Манометрические термометры являются механическими приборами прямого измерения, предназначенными для дистанционного измерения температуры газов, паров и жидкостей в стационарных условиях. Манометрические термометры характеризуются возможностью дистанционного измерения температуры без использования дополнительной энергии, простотой конструкции и надежностью в эксплуатации, равномерной шкалой, взрывобезопасностью, нечувствительностью к внешним магнитным полям. Дистанционность измерений определяется длиной капилляра, максимальная величина которой для приборов разных типов составляет 16... 40 м.

В зависимости от заполнителя термосистемы в вашей стране изготовляются газовые, жидкостные и конденсационные манометрические термометры.

Достоинствами газовых термометров являются относительная простота заполнения термосистемы, сравнительно малая температурная погрешность и наибольшая длина соединительного капилляра. Достоинством жидкостных термометров являются малые инерционность и размеры термобаллона, что позволяет устанавливать термобаллон в трубопроводах разного диаметра. Достоинствами конденсационных термометров являются небольшая температурная погрешность при изменении температуры окружающей среды и сравнительно малые размеры термобаллона.

Дилатометрические и биметаллические преобразователи, имеющие простую конструкцию и высокую надежность, применяются в. основном в качестве сигнализирующих ИП.

В качестве бесконтактных средств измерений температуры применяются различные устройства, принцип действия которых основан на бесконтактных методах измерения температуры (оптических, ультразвуковых, радиометрических). Наиболее распространены оптические методы измерения температуры (с помощью пирометров). Для них характерны следующие особенности:

отсутствие контакта с измеряемой средой и практически неограниченный верхний предел измерений, что позволяет использовать их в случаях, когда не может быть обеспечена долговременная работоспособность контактных термопреобразователей;

высокое быстродействие;

отсутствие влияния пирометра на температурное поле исследуемого объекта;

возможность измерения температуры подвижных объектов.

Вместе с тем при использовании пирометров могут возникнуть существенные методические погрешности. Дело в том, что излучение теплоты не всегда позволяет судить об истинной температуре измеряемого тела. Чаще всего пирометры излучения дают какую-либо условную температуру – яркостную, цветовую, радиационную и т. д., равную термодинамической температуре лишь для так называемого абсолютно черного тела. Кроме того, на результаты измерений пирометров сильное влияние оказывает промежуточная газовая среда, особенно при наличии в ней пыли и дыма.

В качестве приемников излучения в современных пирометрах используются термоэлектрические, фотовольтанические, болометрические, фоторезистивные, пироэлектрические и другие элементы.

В зависимости от номинального показателя визирования пирометры подразделяются на широко- и узкоугольные. У широкоугольных показатель визирования более 1/16, а у узкоугольных - 1/16 и менее.

В зависимости от времени установления показаний пирометры бывают:

· малоинерционные - со временем установления показаний до 0,5 с (на уровне 98% установившегося значения);

· средней инерционности - со временем установления показаний до 2 с;

· большой инерционности - со временем установления показаний более 2с.

Промышленность выпускает несколько типов пирометров излучения и первичных преобразователей для них. Пирометрические преобразователи устанавливаются на объекте с помощью подставок, поворотных головок, установочных фланцев и других вспомогательных устройств. Некоторые виды монтажно-защитной арматуры поставляются потребителю по согласованию с заводом-изготовителем. Для специальных условий монтажа такая арматура должна разрабатываться проектной организацией самостоятельно. Для наводки на объект некоторые пирометрические преобразователи имеют встроенные визирные устройства, другие преобразователи наводятся с помощью визирных устройств, входящих в состав монтажного комплекса.

Средства измерения давления, перепада давления и разрежения. Давление и разрежение жидкостей, газов и паров является важным параметром, характеризующим их физическое состояние, а также ход многих технологических процессов. Измерение давления (разрежения) в ряде случаев является важнейшим показателем подачи и перекачки исходного сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. Перепад давления представляет интерес как параметр, характеризующий непосредственно ход некоторых технологических процессов, чаще же всего приборы для его измерения используются как вторичные устройства, предназначенные для определения расхода газообразных и жидких продуктов по методу переменного перепада давления.

Номенклатура измерительных устройств, выпускаемых отечественным приборостроением, практически полностью удовлетворяет потребности различных отраслей в приборах этой группы. Подразделяются они по принципу измерения на две большие группы:

1) с упругими чувствительными элементами, или деформационные, в том числе с трубчатой манометрической пружиной, сильфонные и мембранные;

2) жидкостные, в том числе с непосредственным отсчетом и поплавковые, кольцевые, колокольные.

Для измерения глубокого вакуума применяются также ионизационные приборы.

Сравнительные характеристики различных типов чувствительных элементов измерительных устройств давления, разрежения и перепада давления приведены в табл. 2.3 и 2.4.

Приборы некоторых типов для измерения давления, перепада давления и разрежения снабжаются вспомогательными устройствами, обеспечивающими их использование в системах автоматического контроля, сигнализации, регулирования и управления. Приборостроением выпускаются приборы без отсчётных устройств с электрическим или пневматическим выходным сигналом; приборы с отсчетным устройством, показывающие и самопищущие без выходных сигналов; приборы с отсчетным устройством и с электрическим или пневматическим сигналом; приборы с отсчетным и сигнализирующим или регулирующим устройством и т. п.

Таблица 2.3

Дата добавления: 2013-12-13