Измерительные преобразователи и приборы температуры
Для измерения температуры используют указатели температуры расширения, термопреобразователи сопротивления (ТС), термоэлектрические и манометрические термопреобразователи и приборы. В дистанционных системах передачи показаний с термопреобразователями сопротивления и термоэлектропреобразователями используют вторичные приборы — логометры, автоматические мосты, милливольтметры и потенциометры.
Указатели температуры расширения служат для измерения температуры в помещениях внешнего воздуха и т. п. Чувствительный элемент представляет собой баллон с жидкостью, при нагревании которого жидкость расширяется и ее столбик подымается в отсчетном устройстве. Положение конца столбика относительно шкалы указателя температуры соответствует температуре среды, в какой находится баллон.
Термопреобразователи сопротивления (ГОСТ 6651—78) используют в системах, где требуется определять высочайшие температуры и дистанционно передавать показания. Механизм работы таких преобразователей основан на свойстве металлов изменять свое сопротивление при изменении температуры.
Чувствительные элементы термопреобразователей делают из платины (ТСП) либо меди (ТСМ). Платиновую либо медную проволоку наматывают на каркас. Размеры каркаса зависимо от конструкции термопреобразователя могут быть от 60 до 100 мм. Каркас с чувствительным элементом 1 (рис. 1) помещен в корпус защитной арматуры, выполненной обычно, из нержавеющей стали. Провода проходят в изолирующих керамических бусах 3 и подсоединяются к зажимам 5 головки термопреобразователя сопротивления. К полосы связи преобразователь подсоединяют через сальниковое уплотнение 4. На технологических трубопроводах преобразователь вставляют в гнездо и крепят штуцером 6. Монтажная длина термопреобразователей от 10 до 3150 мм, поперечник защитной арматуры — от 10 до 300 мм.
Статические свойства преобразования стандартизированы (ГОСТ 6651—78) и выражают зависимость сопротивления чувствительного элемента от измеряемой температуры. Черта обозначается 1П, 100П, 10М, 100М и т. д. Число .(1, 10, 100) обозначает сопротивление чувствительного элемента при 0° С (1, 10, 100 Ом), а буковка — материал чувствительного элемента.
По точности измерения преобразователи выпускают 5 классов, которые обозначают римскими цифрами. Платиновые термопреобразователи сопротивления используют для измерения температуры в спектре минус 260 – плюс 1100° С, а медные – минус 200 – плюс 200° С.
Применение преобразователей ограничено как из-за сравнимо низкой наибольшей температуры, так и из-за значимых размеров каркаса чувствительного элемента.
Термоэлектропреобразователи используют для измерения температуры в границах до 1800 °С (ГОСТ 6616—74).
Действие термоэлектропреобразователя основано на следующем принципе Если спаять два стержня из разных металлов, а потом спаянный (жаркий) и свободные (прохладные) концы поместить в среды с разными температурами, то меж свободными концами стержней возникает разность потенциалов. Свободные концы соединяют с приемником тока и получают электрическую цепь, в какой находится источник э. д. с. Термоэлектродвижущая сила т. э. д. с. в цепи находится в зависимости от разности температур, в которые помещены свободные и спаянные концы преобразователя, и от параметров металлов либо сплавов, из которых сделаны стержни.
В индустрии используют преобразователи из следующих сплавов хромель-копель (ХК), хромель-алюмель (ХА), платинородий-платина (ПП), платинородий (30% родия)-платинородий (6% родия) (ПР). Каждый тип термоэлектрического преобразователя (ХК, ХА, ПП, ПР) имеет свою градуировочную характеристику — зависимость меж разницей температур жаркого и прохладных концов и возникающей меж ними т. э. д. с.
Термоэлектропреобразователь устроен аналогично термопреобразователю сопротивления (рис. 2). Чувствительный элемент, помещенный в корпус 1, представляет собой спай термоэлектродов припаянный к серебряному диску (жаркий конец). Термоэлектроды изготовляют из обозначенных выше металлов либо сплавов. Термоэлектроды выведены через каналы изолирующих бус на зажимы головки 3. К корпусам аппаратов либо трубопроводов термоэлектропреобразователь укрепляют штуцерами либо фланцами.
Сложность внедрения термоэлектропреобразователей заключается в необходимости стабилизации температуры их свободных (прохладных) концов. Если температура прохладных концов, т. е. температура окружающего воздуха, будет изменяться, а температура, измеряемая в точке погружения жаркого конца, остается постоянной, значения т. э. д. с. тоже будут изменяться. Нечувствительности системы измерения к колебаниям температуры прохладных концов добиваются методом термостатирования прохладных концов термоэлектропреобразователя, электронной компенсацией температурных воздействий в месте установки термоэлектропреобразователя либо электронной компенсацией температурных воздействий в месте установки вторичного прибора.
На практике в главном используют последний метод, при котором соединительную линию меж термоэлектропреобразователем и вторичным прибором монтируют особыми компенсационными проводами. Для каждого типа термоэлектропреобразователя установлена определенная марка компенсационных проводов. При подсоединении прохладных концов термоэлектропреобразователя к компенсационным проводам меж каждым термоэлектродом и проводом появляется дополнительная термопара. Материалы компенсационных проводов и метод их подключения выбирают такими, чтоб т. э. д. с. каждой дополнительной термопары были равны меж собой и включены встречно. В данном случае суммарная т. э. д. с. будет зависеть только от разности температур жаркого конца термоэлектропреобразователя и свободных концов компенсационных проводов, подключаемых на вход вторичного прибора. Во вторичном приборе устанавливают устройство, которое автоматом заносит поправку , в значение т. э. д. с. зависимо от температуры, при которой находятся свободные концы компенсационных проводов снутри прибора. Манометрические указатели температуры (ГОСТ 8624—80) используют для измерения температуры в зонах аппаратов. Принцип их деяния основан на зависимости меж температурой и давлением воды либо газа при неизменном объеме. Измерительную систему указателя температуры заполняют жидкостью либо газом.
Термобаллон 7 (рис. 3а) погружают в среду, температуру которой будут определять. При помощи капилляра 6 термобаллон 7 соединяют с манометром 9. При изменении температуры среды, в которую погружен термобаллон, меняется давление заполняющей систему воды либо газа. Через капилляр 6 это давление подводится к пружине 1 (рис. 3б), припаянной к корпусу 8. При повышении температуры термобаллона 7 давление заполняющего систему газа возрастает и под его действием раскручивается манометрическая пружина. При уменьшении температуры пружина соответственно закручивается. Через тягу 4 перемещение конца пружины передается на трибко-секторный механизм. На ось 5 трибки надета стрелка 2, перемещающаяся по шкале пропорционально изменению давления.
Литература: Б. З. Барласов, В. И. Ильин “Наладка устройств и систем автоматизации.”
Комментарии
Измерительные преобразователи и приборы температуры — Комментариев нет