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    石油化工温度计的设计与选型

    点击率:1488 作者:黄芬 来源:http://www.shhbyb.com 时间:2013-11-14 22:30:47

    石油化工, 温度计, 选型, 设计2  温度------是表示物体冷热程度物理参数。
     Ø  测量温度的方法:(从测量体与被测介质接触与否来分)
     l  接触式测量(即通过测量体与被测介质的接触来测量物体的温度);
     l  非接触式测量(即通过接收被测物体发出的辐射热来判断温度)。
     日前工业上常用温度计及其测温原理、测温范围,使用场合等见下表。
     Ø  各测量温度方法的特点
     l  接触式测温:简单、可靠、测量精度较高。但由于要达到热平衡,因而产生了滞后。而且可能与被测介质产生化学反应。不能应用于很高温度的测量。
     l  非接触式测温:其测温范围很广,其测温上限原则上不受限制;测温速度比较快,而且可以对运动体进行测量,但一般测温误差较大。
     电的测温仪表精度高,信号又便于传输。因此热电偶和热电阻在工业生产和科学研究领域得到了广泛应用。
     2. 热电偶温度计
     Ø  热电偶温度计测温原理:
     热电偶的测温原理:是利用热电偶的热电效应来测量温度的。
     2  热电效应-----将任意两种不同的导体A、B组成一个闭合回路(由图3-l、3-2所示),只要其连接点l、2温度不同,在回路中就产生热电动势的现象。
       从物理上看,热电偶回路产生的热电动势主要是由接触电势组成的。当两种不同导体A、B接触时,由于导体两边的自由电子密度不同,在交界面上便产生电子的互相扩散。扩散达到平衡时,在A、B两个导体间的电位差称为接触电动势,其值决定于两种导体的材料种类和接触点的温度。
         回路中的总电势为: ,可见当 时, ,即存在热电动势。且有性质:在热电偶回路中接入第三种导体时,只要接入第三种导体的两个接点温度相等,回路中总电势值不变。热电偶的这种性质在使用上有着重要的意义,它使我们可以方便地在热电偶中接入所需的测量仪表和导线来测量温度。
          由热电偶测温原理可知,测温关键要使冷端温度恒定或相等(使用补偿导线给以解决)。
          为了消除冷端温度变化(即冷端温度不为0度时,因为仪表的分度表是在冷端温度为0度的条件下得到的)对测量精度的影响,可采用冷端温度补偿。
     Ø  冷端温度补偿(常用方法)
     l  补偿电桥法
    电桥在0℃时处于平衡状态。当冷端温度升高时,补偿电阻器 也随着增大,可以使得 的大小不随冷端温度而变化。
     l  计算校正法(微机测温常用)
     利用补偿导线使热电偶冷端延伸到了温度相对恒定的地方,但只要冷端温度不为0度,则必须对指示值进行校正。
    其中 为所测得的热电势; 可在测的 后查表得出电势; 为校正后的热电势,经查表可得出实际温度 。
     举例:见书[例3-1]
    Ø  工业常用热电偶外型结构形式:
     l  普通型热电偶,主要由热电极、绝缘管、保护套管、接线盒、接线端子组成;
     l  铠装热电偶;
     l  多点式热电偶;
     此外,还有隔爆热电偶、表面热电偶、抽气热电偶等,适用于各种特殊场合。
     Ø  热电偶分类
      标准热电偶:S、B、K三种
     l  非标准热电偶:
     Ø  常用热电偶选用
     几种工业常用热电偶的测温范围和使用特点列于表3—3中。(注意适用场合和使用温度范围)
     3. 热电阻温度计
        Ø  测温原理:是基于金属导体或半导体的电阻会随温度的变化而变化的特性。因此只要测出感温元件热电阻的阻值变化,就可测得被测温度。
     Ø  结构组成:一般包括电阻体、绝缘子、保护套管和接线盒等部分。
     Ø  特点:测量精度高,在测量500 以下温度时,它的输出信号比热电偶大得多,性能稳定,灵敏度高,可在1K—1000 范围内测温。另外热电阻温度计的输出是电信号,便于远传,同时又不需要冷端温度补偿。所以在中低温(—200—650 )测量中得到了广泛的应用。
     Ø  热电阻分类
     l  铂电阻:物理、化学性质稳定,测温精度高。
     l  铜电阻:价格便宜,电阻与温度呈线性关系。在—50~150 测温范围内稳定性好,在测量精度要求不很高、温度较低的场合广泛应用。
     l  半导体热敏电阻:将一些金属氧化物按一定比例混合、压制和烧结而成。它的体积小,因此热惯性小,适用于快速测温,灵敏度高;但非线性严重,互换性差,测温范围较窄(-50~300 )。
     4. 温度检测仪表的选用
     Ø  温度检测仪表的选择原则
     l  必须满足生产工艺要求。根据测温范围和精度等级确定仪表量程及其精度等级。
     l  必须注意仪表的工作环境。
     还要注意仪表的安装与正确使用。
    5. DDZ-Ⅲ型温度变送器
     2  变送器-----一种将被测的过程参数(如温度、压力等)变换成标准统一信号的仪表。
     Ø  DDZ仪表(电动单元组合仪表:DDZ仪表有两大系列,即DDZ-Ⅱ型(以晶体管分立元件为基础采用0~10mADC标准统一信号)和DDZ-Ⅲ型(以集成电路为基础采用4~20mADC或l~5VDC标准统一信号)。
     Ø  温度变送器作用:将温度或mVDC信号变换成标准统一信号,其输出给显示仪表或调节器实现对温度的显示或自动控制。
     Ø  变送器的量程调整、零点调整和零点迁移的概念
     2  量程调整(满度调整)-----目的是使变送器的输出信号的上限值 (Ⅲ型变送器为20mADC)与测量范围的上限值 相对应,即提高测量精度。量程调整相当于改变变送器的输入输出特性的斜率,如图3—5所示。
    2  零点调整和零点迁移-----其目的都是使变送器输出信号的下限值 。(即标准统一信号下限值)与测量范围的下限值 相对应。在 =0时为零点调整;在 时为零点迁移。正迁移、负迁移。
    意义:工程应用中变送器进行零点迁移与量程调整可以提高其灵敏度。(举例)
     Ø  DDZ—Ⅲ型温度变送器主要特点、优点:
     l  采用了线性集成电路,提高了仪表的可靠性,稳定性及各项技术性能。
     l  采用了线性化电路,使变送器的输出信号和被测温度呈线性关系。
     l  采取了安全火花防爆措施,可用于危险场所中的温度或直流毫伏测量。
     Ø  Ⅲ型温度变送器的种类:
     l  热电偶温度变送器:输入热电势毫伏信号
     l  热电阻温度变送器:输入热电阻信号给输入回路
     l  直流毫伏温度变送器:输入直流毫伏信号
     这三种温度变送器在线路结构上都由放大单元和量程单元组成。
     Ø  DDZ—Ⅲ型温度变送器结构(见下图)
     量程单元:作用是实现热电偶冷端温度补偿、整机调零和调量程。
     放大和输出单元:作用是将量程单元输出的直流毫伏信号进行电压及功率放大,然后整流输出电流、电压信号(4~20mADC或l~5VDC标准统一信号)。
    Ø  DDZ—Ⅲ型温度变送器工作原理
     热电偶的热电势 与调零调量程回路的信号 和非线性反馈回路的信号 进行综合后,输入放大单元进行处理,变送器输出为4~20mADC或l~5VDC标准统一信号。
     Ⅲ型温度变送器的输出电流或电压信号与被测温度是成线性关系的,即热电势 与 成线性关系。
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