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常見溫度儀表工作原理及安裝注意事項(xiàng)
閱讀：619 發(fā)布時(shí)間：2023-12-26雙金屬溫度計(jì)的工作原理是利用二種不同溫度膨脹系數(shù)的金屬，為提高測溫靈敏度，通常將金屬片制成螺旋卷形狀，當(dāng)多層金屬片的溫度改變時(shí)，各層金屬膨脹或收縮量不等，使得螺旋卷卷起或松開。
由于螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的指針相連，因此，當(dāng)雙金屬片感受到溫度變化時(shí)，指針即可在一圓形分度標(biāo)尺上指示出溫度來。
這種儀表的測溫范圍一般在-80℃～+500℃間，允許誤差均為標(biāo)尺量程的1.5%左右。
普通雙金屬溫度計(jì)、耐震型雙金屬溫度計(jì)、電節(jié)點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)。
按雙金屬溫度計(jì)指針盤與保護(hù)管的連接方向可以把雙金屬溫度計(jì)分成軸向型、徑向型、135°向型和萬向型四種。
①軸向型雙金屬溫度計(jì)：指針盤與保護(hù)管垂直連接。
②徑向型雙金屬溫度計(jì)：指針盤與保護(hù)管平行連接。
③135°向型雙金屬溫度計(jì)：指針盤與保護(hù)管成135°連接。
④萬向型雙金屬溫度計(jì)：指針盤與保護(hù)管連接角度可任意調(diào)整。
在選用雙金屬溫度計(jì)時(shí)要充分考慮實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和要求，如表盤直徑、精度等級、安裝固定方式、被測介質(zhì)種類及環(huán)境危險(xiǎn)性等。除此之外，還要重視性價(jià)比和維護(hù)工作量等因素。
此外，雙金屬溫度計(jì)在使用過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
A、雙金屬溫度計(jì)保護(hù)管浸入被測介質(zhì)中長度必須大于感溫元件的長度，一般浸入長度大于100mm,0-50℃量程的浸入長度大于150mm，以保證測量的準(zhǔn)確性。
B、各類雙金屬溫度計(jì)不宜用于測量敞開容器內(nèi)介質(zhì)的溫度，帶電接點(diǎn)溫度計(jì)不宜在工作震動(dòng)較大的場合的控制回路中使用。
C、雙金屬溫度計(jì)在保管、使用安裝及運(yùn)輸中，應(yīng)避免碰撞保護(hù)管，切勿使保護(hù)管彎曲變型及將表當(dāng)扳手使用。
D、溫度計(jì)在正常使用的情況下應(yīng)予定期檢驗(yàn)。一般以每隔六個(gè)月為宜。電接點(diǎn)溫度計(jì)不允許在強(qiáng)烈震動(dòng)下工作，以免影響接點(diǎn)的可靠性。
E、儀表經(jīng)常工作的溫度最好能在刻度范圍的1/3～2/3處。
壓力式溫度計(jì)的原理是基于密閉測溫系統(tǒng)內(nèi)蒸發(fā)液體的飽和蒸氣壓力和溫度之間的變化關(guān)系，而進(jìn)行溫度測量的。當(dāng)溫包感受到溫度變化時(shí)，密閉系統(tǒng)內(nèi)飽和蒸氣產(chǎn)生相應(yīng)的壓力，引起彈性元件曲率的變化，使其自由端產(chǎn)生位移，再由齒輪放大機(jī)構(gòu)把位移變?yōu)橹甘局怠?/span>
壓力式溫度計(jì)由敏感元件溫包，傳壓毛細(xì)管和彈簧管壓力表組成。
若給系統(tǒng)充以氣體，如氮?dú)猓Q為充氣式壓力式溫度計(jì)，測溫上限可達(dá)500℃，壓力與溫度的關(guān)系接近于線性，但是溫包體積大，熱慣性大。
若充以液體，如二甲苯、甲醇等，溫包小些，測溫范圍分別為－40℃～200℃和－40℃～170℃，
若充以低沸點(diǎn)的液體，其飽和汽壓應(yīng)隨被測溫度而變，如丙酮，用于50℃～200℃。但由于飽和汽壓和飽和汽溫呈非線性關(guān)系，故溫度計(jì)刻度是不均勻的。
特點(diǎn)：
必須將溫包全部浸入被測介質(zhì)；毛細(xì)管最長不超過60m；儀表精度低，但使用簡便，而且抗震動(dòng)。
熱電阻的測溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度或者與溫度有關(guān)的參數(shù)。
絕大多數(shù)金屬的電阻值隨溫度而變化，溫度越高電阻越大，即具有正的電阻溫度系數(shù)。而大多數(shù)半導(dǎo)體材料具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，即溫度越高電阻越小。
1、在測溫范圍內(nèi)化學(xué)和物理性能穩(wěn)定；
2、復(fù)現(xiàn)性好；
3、電阻溫度系數(shù)大，以得到高靈敏度；
4、電阻率大，可以得到小體積元件；
5、電阻溫度特性盡可能接近線性；
6、價(jià)格低廉。
常用熱電阻原件：
常用的熱電阻元件有：鉑熱電阻、銅熱電阻、半導(dǎo)體熱敏電阻。
鉑熱電阻采用高純度鉑絲繞制而成，具有測溫精度高、性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，因此在基準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。但其在高溫下容易被還原性氣氛所污染，使鉑絲變脆，改變其電阻溫度特性，所以需用套管保護(hù)方可使用。鉑絲純度是決定溫度計(jì)精度的關(guān)鍵。鉑絲純度越高其穩(wěn)定性越高、復(fù)現(xiàn)性越好、測溫精度也越高。
銅熱電阻的電阻值與溫度近于呈線性關(guān)系，電阻溫度系數(shù)也較大，且價(jià)格便宜，所以在一些測量精度要求不是很高的情況下，就常采用銅熱電阻。但其在高于100℃的氣氛中易被氧化，故多用于測量－50～150℃溫度范圍。
半導(dǎo)體熱敏電阻優(yōu)點(diǎn):負(fù)電阻溫度系數(shù)大，因此靈敏度高。電阻率大，可作成體積小而電阻值大的電阻元件，這就使之具有熱慣性小和可測量點(diǎn)溫度或動(dòng)態(tài)溫度。缺點(diǎn)：同種半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻溫度特性分散性大，非線性嚴(yán)重，元件性能不穩(wěn)定，因此互換性差、精度較低。
熱電阻連接方式：
二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號的方式叫二線制，這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻R，R大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合
三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的常用的。
四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。可見這種引線方式可消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。
對熱電阻的安裝，應(yīng)注意有利于測溫準(zhǔn)確，安全可靠及維修方便，而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作。在選擇對熱電阻的安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：
1、為了使熱電阻的測量端與被測介質(zhì)之間有充分的熱交換，應(yīng)合理選擇測點(diǎn)位置，盡量避免在閥門，彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電阻。
2、帶有保護(hù)套管的熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測量誤差，熱電偶和熱電阻應(yīng)該有足夠的插入深度：
1）對于測量管道中心流體溫度的熱電阻，一般都應(yīng)將其測量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)。如被測流體的管道直徑是200毫米，那熱電阻插入深度應(yīng)選擇100毫米；
2）對于高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度)，為了減小保護(hù)套對流體的阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂，可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護(hù)套管，其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm；熱套式熱電阻的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100mm。
3）假如需要測量是煙道內(nèi)煙氣的溫度，盡管煙道直徑為4m，熱電阻插入深度1m即可。
4）當(dāng)測量原件插入深度超過1m時(shí)，應(yīng)盡可能垂直安裝,或加裝支支撐架和保護(hù)套管。
兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補(bǔ)償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。
首先熱電偶和熱電阻的安裝應(yīng)盡可能保持垂直，以防止保護(hù)套管在高溫下產(chǎn)生變形，但在有流速的情況下，則必須迎著被測介質(zhì)的流向插入，以保證測溫元件與流體的充分接觸以保證其測量精度。
另外熱電偶和熱電阻應(yīng)盡量安裝在有保護(hù)層的管道內(nèi)，以防止熱量散失。其次當(dāng)熱電偶和熱電阻傳感器安裝在負(fù)壓管道中時(shí)，必須保證測量處具有良好的密封性，以防止外界冷空氣進(jìn)入，使讀數(shù)偏低。
當(dāng)熱電偶和熱電阻傳感器安裝在戶外時(shí)，熱電偶和熱電阻傳感器的接線盒面蓋應(yīng)向上，入線口應(yīng)向下，以避免雨水或灰塵進(jìn)入接線盒，而損壞熱電偶和熱電阻接線盒內(nèi)的接線影響其測量精度。
應(yīng)經(jīng)常檢查熱電偶和熱電阻溫度計(jì)各處的接線情況，特別是熱電偶溫度計(jì)由于其補(bǔ)償導(dǎo)線的材料硬度較高，非常容易從接線柱脫離造成斷路故障，因此要接線良好不要過多碰動(dòng)溫度計(jì)的接線并經(jīng)常檢查，以獲得正確的測量溫度。
熱電偶安裝時(shí)應(yīng)放置在盡可能靠近所要測的溫度控制點(diǎn)。為防止熱量沿?zé)犭娕紓髯呋蚍乐贡Ｗo(hù)管影響被測溫度，熱電偶應(yīng)浸入所測流體之中，深度至少為直徑的10倍。當(dāng)測量固體溫度時(shí)，熱電偶應(yīng)當(dāng)頂著該材料或與該材料緊密接觸。為了使導(dǎo)熱誤差減至最小，應(yīng)減小接點(diǎn)附近的溫度梯度。
當(dāng)用熱電偶測量管道中的氣體溫度時(shí)，如果管壁溫度明顯地較高或較低，則熱電偶將對之輻射或吸收熱量，從而顯著改變被測溫度。這時(shí)，可以用一輻射屏蔽罩來使其溫度接近氣體溫度，采用所謂的屏罩式熱電偶。
選擇測溫點(diǎn)時(shí)應(yīng)具有代表性，例如測量管道中流體溫度時(shí)，熱電偶的測量端應(yīng)處于管道中流速最大處。一般來說，熱電偶的保護(hù)套管末端應(yīng)越過流速中心線?！?/span>
玻璃液體溫度計(jì)采用熱脹冷縮效應(yīng)的測溫原理：當(dāng)溫度變化時(shí)，玻璃球中的液體體積會(huì)發(fā)生膨脹或收縮，使進(jìn)入毛細(xì)管中的液柱高度發(fā)生變化，從刻度上可指示出溫度的變化。
溫度表的刻度分辨力高低與溫度表的靈敏度有關(guān)，靈敏度大，則溫度表的刻度分辨力高。要提高溫度表的靈敏度，可增大測溫液的體積或減小毛細(xì)管的直徑。但增大測溫液的體積，不易于與被測物質(zhì)取得熱平衡，造成較大的滯后誤差，且容易使球部產(chǎn)生變形；而減小毛細(xì)管直徑則會(huì)使毛細(xì)管不易加工均勻，造成液柱上升不均勻，影響測量準(zhǔn)確性。因此，應(yīng)取適當(dāng)?shù)撵`敏度。
另外，溫度表的靈敏度還與測溫液和玻璃的熱膨脹系數(shù)之差有關(guān)，且成正比。一般均選取熱膨脹系數(shù)較大的液體作為測溫液，而玻璃的熱膨脹系數(shù)應(yīng)盡可能的小。常用的測溫液有水銀和酒精。
主要產(chǎn)生誤差的原因：
（1）零點(diǎn)永遠(yuǎn)位移
（2）球部暫時(shí)變形
（3）壓力變化
（4）刻度不準(zhǔn)確
（5）讀數(shù)方法不正確
（6）熱滯效應(yīng)
（7）酒精溫度表產(chǎn)生誤差的特殊原因
（8）最高溫度表產(chǎn)生誤差的特殊原因