1熱工儀表的使用和維護(hù)知識(修改)

1、熱工儀表的使用和維護(hù)知識熱工儀表的使用和維護(hù)知識編寫: 陳志林時間: 2012年3月20日 主要培訓(xùn)內(nèi)容主要培訓(xùn)內(nèi)容溫濕度概念及溫濕度測量儀表溫濕度概念及溫濕度測量儀表壓力基礎(chǔ)知識及壓力類測量儀表壓力基礎(chǔ)知識及壓力類測量儀表流量的基礎(chǔ)知識及流量測量儀表流量的基礎(chǔ)知識及流量測量儀表 溫度的概念及測量儀表溫度的概念及測量儀表 第一部分 基礎(chǔ)知識溫度的定義溫度的定義: :溫度是一個基本物理量,它反映的是物體的冷熱程度，它是國際單位制(SI)中的,也是一個描述物質(zhì)熱學(xué)性能的狀態(tài)參量,它與人類的生產(chǎn)、生活密7個基本物理量之一切相關(guān)；而溫度的計量測試技術(shù)則涉及到國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，如工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研

2、、醫(yī)療、衛(wèi)生、環(huán)保、氣象以及宇航等部門。 溫度是描述系統(tǒng)不同自由度之間能量分布狀況的基本物理量。溫度是決定一系統(tǒng)是否與其他系統(tǒng)處于熱平衡的宏觀性質(zhì),一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。(對于非平衡態(tài)系統(tǒng),目前對溫度尚缺乏準(zhǔn)確的定義)從微觀角度，溫度是與大量分子的平均動能相聯(lián)系，它標(biāo)志著物體內(nèi)部無規(guī)則運動的劇烈程度。 溫標(biāo)的定義溫標(biāo)的定義: 為了使溫度這個物理量的測量結(jié)果在表述上統(tǒng)一，需要給物體的冷熱程度以定量的標(biāo)尺。這個度量物體冷熱程度的標(biāo)尺稱溫度標(biāo)尺，簡稱溫標(biāo)。溫標(biāo)是借助于某些物質(zhì)的物理量（如體積、壓力、電阻、熱電勢等）隨溫度變化而變化的特性來定義溫度數(shù)值的?，F(xiàn)在人們熟悉的溫標(biāo)有熱力學(xué)溫標(biāo)

3、、國際實用溫標(biāo)等。目前國內(nèi)外還在用的攝氏、華氏溫標(biāo)，實際上只是延用了過去的名稱，而在內(nèi)容上都已根據(jù)熱力學(xué)溫標(biāo)給予了新的概念。 華氏溫標(biāo)（華氏溫標(biāo)（o oF F ）規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點為32度，水的沸點為212度，中間劃分180等分，每等分為華氏1度，符號為oF 。 攝氏溫標(biāo)（攝氏溫標(biāo)（）規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點為0度，水的沸點為100度，中間劃分100等分，每等分為攝氏1度，符號為。 熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)又稱開爾文溫標(biāo)，或稱絕對溫標(biāo)，它規(guī)定分子運動停止時的溫度為絕對零度，記符號為K。 熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的主要區(qū)別：熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的主要區(qū)別： 兩者的主要區(qū)別是在于計算溫度

4、的兩者的主要區(qū)別是在于計算溫度的起點起點不同。以絕對零度（不同。以絕對零度（0 K0 K）為起點計算的溫度叫開爾文，用為起點計算的溫度叫開爾文，用K K表示，表示，K K沒有負(fù)值。而以冰點（即沒有負(fù)值。而以冰點（即00）為起點計算的溫度叫攝氏度，用）為起點計算的溫度叫攝氏度，用00以上用正值表示；在以上用正值表示；在00以以下用負(fù)值表示，最低值為下用負(fù)值表示，最低值為: -273.15(0 K): -273.15(0 K)。 冰點是指在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（冰點是指在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101325 Pa101325 Pa）下）下( (海平面海平面) )，純凈，純凈的雪花狀的冰和含飽和水蒸氣的水之間的平

5、衡溫度，其值為的雪花狀的冰和含飽和水蒸氣的水之間的平衡溫度，其值為00，亦，亦即即273.15 K273.15 K。 一個工程大氣壓為一個工程大氣壓為（98070 Pa Pa）溫度的測量：目前較為成熟的測溫儀表可分為接觸式和非接觸式兩大類溫度的測量：目前較為成熟的測溫儀表可分為接觸式和非接觸式兩大類: :1、接觸式測溫儀表接觸式測溫儀表的感溫元件與被測溫介質(zhì)直接接觸，它包括：（1）膨脹式溫度計：它是利用液體、固體的體積隨著溫度變化的性質(zhì)來測溫的。（如玻璃液體溫度計、石油產(chǎn)品用玻璃液體溫度計、雙金屬溫度計、體溫計等）（2）壓力式溫度計：來測溫的。它是利用液體、氣體或汽體的壓力隨溫度的變化性質(zhì)（3

6、）熱電阻溫度計：它是利用導(dǎo)體、半導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化性質(zhì)來測溫的。（如鉑熱電阻、銅熱電阻等）（4）熱電偶溫度計：它是利用導(dǎo)體、半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)隨溫度的變化性質(zhì)來測溫的。（貴金屬熱電偶、工業(yè)用廉金屬熱電偶）2 2、非接觸式測溫儀表、非接觸式測溫儀表非接觸式測溫儀表的感溫元件與被測溫介質(zhì)是不直接接觸的，它包括：非接觸式測溫儀表的感溫元件與被測溫介質(zhì)是不直接接觸的，它包括：（1 1）全輻射高溫計全輻射高溫計：它是利用物體全輻射能量的大小隨溫度變化的：它是利用物體全輻射能量的大小隨溫度變化的性質(zhì)來測溫的。性質(zhì)來測溫的。（2 2）光學(xué)高溫計光學(xué)高溫計：它是利用物體單色輻射強(qiáng)度的高低隨溫度變化的：它是利

7、用物體單色輻射強(qiáng)度的高低隨溫度變化的性質(zhì)來測溫的性質(zhì)來測溫的, ,用在熱電偶不可能裝置或不適宜裝置的場所。用在熱電偶不可能裝置或不適宜裝置的場所。 熱電偶的測溫原理：將兩根電子密度不同的導(dǎo)體構(gòu)成閉合回?zé)犭娕嫉臏y溫原理：將兩根電子密度不同的導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路時，如果自由端和工作端的溫度不同，就會在回路中產(chǎn)生電流，路時，如果自由端和工作端的溫度不同，就會在回路中產(chǎn)生電流，這種物理現(xiàn)象稱為這種物理現(xiàn)象稱為“熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)”，相應(yīng)的電動勢稱為熱電勢。，相應(yīng)的電動勢稱為熱電勢。 兩根電子密度不同的組合體稱為熱電偶，其中，各單根導(dǎo)體稱兩根電子密度不同的組合體稱為熱電偶，其中，各單根導(dǎo)體稱為熱電極，而兩個接

8、合點分別稱為工作端（或稱熱端、測量端）為熱電極，而兩個接合點分別稱為工作端（或稱熱端、測量端）和自由端（或稱為冷端、參比端）。和自由端（或稱為冷端、參比端）。 熱電偶之所以能測量溫度，就是因為熱電偶的熱電勢和冷端熱電偶之所以能測量溫度，就是因為熱電偶的熱電勢和冷端溫度之間有一定的函數(shù)關(guān)系，其關(guān)系式可用下述式表示：溫度之間有一定的函數(shù)關(guān)系，其關(guān)系式可用下述式表示：熱電偶原理示意圖：AItt0AB EAB（t，0）= EAB（t，t0）+ EAB（t0，0） 式中式中 EAB（t，t0）由A、B熱電極構(gòu)成的熱電偶，其熱端溫度為t和冷端溫度為t0時產(chǎn)生的熱電勢； EAB（t，0）熱端溫度為t和冷端溫

9、度為0時的熱電勢； EAB（t0，0）熱端溫度為t0和冷端溫度為0 時的熱電勢。 從以上各式中分析可知，如果t0= 0 或保持不變，則EAB（t0，0）為零或常數(shù)，熱電勢EAB（t，0 0）和EAB（t，t0）便成為熱端溫度t的函數(shù)。通常所用的熱電偶分度表都是在t0= 0 時分度的，表中電勢為EAB（t，0 0）。）。 工業(yè)上運用熱電偶測量溫度時，冷端溫度t0不為 0 ，所以測出的熱電勢就不能直接從熱電偶分度上查其對應(yīng)的溫度值。必須引用以上公式和查熱電偶分度表求出EAB（t0，0），然后計算出所測的溫度值來。 熱電偶產(chǎn)生的熱電勢只與熱電極所用的材料和兩端接點的溫差有關(guān)，而與熱電極的直徑和長度及

10、沿長度上的溫度分布狀態(tài)無關(guān)。 鎧裝熱電偶的構(gòu)造形式：由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者組合鎧裝熱電偶的構(gòu)造形式：由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者組合加工成的堅實組合體，其優(yōu)點是：加工成的堅實組合體，其優(yōu)點是： （1 1）動態(tài)響應(yīng)快：因為小型結(jié)構(gòu)，體積小，熱慣性小，所以對被）動態(tài)響應(yīng)快：因為小型結(jié)構(gòu)，體積小，熱慣性小，所以對被測溫度反應(yīng)快，時間數(shù)小。測溫度反應(yīng)快，時間數(shù)小。 （2 2）測量端熱容量小：由于鎧裝熱電偶外徑可制得很小，在熱容）測量端熱容量?。河捎阪z裝熱電偶外徑可制得很小，在熱容量較小的被測物體上，也能測量到較準(zhǔn)確的溫度；量較小的被測物體上，也能測量到較準(zhǔn)確的溫度； （3 3）強(qiáng)度高：鎧

11、裝熱電偶結(jié)構(gòu)堅實緊密、機(jī)械強(qiáng)度高、耐強(qiáng)烈振）強(qiáng)度高：鎧裝熱電偶結(jié)構(gòu)堅實緊密、機(jī)械強(qiáng)度高、耐強(qiáng)烈振動、耐壓、特別適用于惡劣工況；動、耐壓、特別適用于惡劣工況； （4 4）撓性好：套管材料經(jīng)退火處理以后，有良好的撓性。）撓性好：套管材料經(jīng)退火處理以后，有良好的撓性。在現(xiàn)場使用熱電偶應(yīng)注意哪些問題？在現(xiàn)場使用熱電偶應(yīng)注意哪些問題？1.1.應(yīng)使熱電偶的測量端位于有代表性的溫度區(qū)域。應(yīng)使熱電偶的測量端位于有代表性的溫度區(qū)域。2.2.根據(jù)被測對象的狀態(tài)和環(huán)境氣氛選擇合適的熱電偶和保護(hù)管。根據(jù)被測對象的狀態(tài)和環(huán)境氣氛選擇合適的熱電偶和保護(hù)管。3.3.熱電偶的參考端應(yīng)低于熱電偶的參考端應(yīng)低于100100，以便

12、與補(bǔ)償導(dǎo)線配用。，以便與補(bǔ)償導(dǎo)線配用。4.4.熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)避開強(qiáng)電場和強(qiáng)磁場，以免引入干擾。熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)避開強(qiáng)電場和強(qiáng)磁場，以免引入干擾。5.5.熱電偶的插入深度一般為保護(hù)管直徑的熱電偶的插入深度一般為保護(hù)管直徑的810810倍，以便減小導(dǎo)熱誤差。倍，以便減小導(dǎo)熱誤差。6.6.熱電偶插入的空隙部位應(yīng)加入填料密封，防止空氣對流的影響。熱電偶插入的空隙部位應(yīng)加入填料密封，防止空氣對流的影響。 3 3、熱電阻的測溫原理：幾乎所有的導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻、熱電阻的測溫原理：幾乎所有的導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻都隨本身溫度的變化而變化，這種物理現(xiàn)象稱為都隨本身溫度的變化而變化，這種物理現(xiàn)象稱為“熱電阻熱

13、電阻效應(yīng)效應(yīng)”。利用這一原理制成的溫度測量元件稱為熱電阻或。利用這一原理制成的溫度測量元件稱為熱電阻或熱敏電阻。其測溫系統(tǒng)由四部分組成：熱敏電阻。其測溫系統(tǒng)由四部分組成：檢測部分、連接線檢測部分、連接線路、供電電源和顯示儀表。路、供電電源和顯示儀表。 常用的熱電阻有鉑電阻溫度計（常用的熱電阻有鉑電阻溫度計（-200 650-200 650）、銅）、銅電阻溫度計（電阻溫度計（-50 150-50 150） 、鎳電阻溫度計（、鎳電阻溫度計（-60 -60 180180） 、熱敏電阻（、熱敏電阻（-40 150-40 150）怎樣正確使用熱電阻怎樣正確使用熱電阻1.1.使用熱電阻應(yīng)注意以下幾個問題：

14、使用熱電阻應(yīng)注意以下幾個問題：2.2.采用三線制或四線制接法，以便消除采用三線制或四線制接法，以便消除引線電阻引線電阻的影響。的影響。3.3.保證足夠的插入深度，一般為管道直徑的保證足夠的插入深度，一般為管道直徑的1/32/31/32/3。4.4.防止過冷或過熱沖擊。防止過冷或過熱沖擊。5.5.測溫時，應(yīng)使熱電阻測溫時，應(yīng)使熱電阻與被測介質(zhì)與被測介質(zhì)接觸良好，并達(dá)到熱平衡后再進(jìn)行測溫。接觸良好，并達(dá)到熱平衡后再進(jìn)行測溫。6.6.不同分度號的熱電阻應(yīng)與相應(yīng)的顯示儀表配用。不同分度號的熱電阻應(yīng)與相應(yīng)的顯示儀表配用。壓力測量儀表壓力的概念：壓力是垂直作用于單位面積上的，而且均勻分布在此面積上的力。法

15、定計量單位中壓力的單位是帕斯卡，簡稱帕，用符號Pa表示。它的物理意義是：一牛頓的力垂直作用于一平方米面積上所產(chǎn)生的壓力，即1 Pa=1N/1m2。何謂“大氣壓力”、“表壓力”、“真空度”？ 大氣壓力：地面上的空氣柱所產(chǎn)生的平均壓力稱為大氣壓力。表壓力：絕對壓力與大氣壓力之差，稱為表壓力。真空度：當(dāng)絕對壓力值小于大氣壓力值時，表壓力為負(fù)值，此負(fù)壓力值的絕對值，稱為真空度。壓力的測量：壓力傳感器、活塞式壓力計、液體壓力計、補(bǔ)償式微壓計、傾斜式微壓計、精密彈簧壓力表、工作彈簧壓力表等。 壓力傳感器測量方框圖：多數(shù)傳感器是把非電量的物理量轉(zhuǎn)換成電量壓力傳感器測量方框圖：多數(shù)傳感器是把非電量的物理量轉(zhuǎn)換

16、成電量輸出經(jīng)放大輸給顯示器、記錄設(shè)備或把信號進(jìn)行處理?；緶y試線路：輸出經(jīng)放大輸給顯示器、記錄設(shè)備或把信號進(jìn)行處理?；緶y試線路：傳感器測量電路電源指示儀器記錄或顯示數(shù)據(jù)處理電參量傳感器測量方框圖傳感器測量方框圖P 將能感受壓力并轉(zhuǎn)換為與壓力成一定關(guān)系的電信號輸出的傳感將能感受壓力并轉(zhuǎn)換為與壓力成一定關(guān)系的電信號輸出的傳感器稱為壓力傳感器，其典型結(jié)構(gòu)包括器稱為壓力傳感器，其典型結(jié)構(gòu)包括感壓部分、傳輸和轉(zhuǎn)換部分感壓部分、傳輸和轉(zhuǎn)換部分及激勵部分及激勵部分。感壓元件的功能是直接承受被測壓力的作用。轉(zhuǎn)換。感壓元件的功能是直接承受被測壓力的作用。轉(zhuǎn)換部分的功能是將被測壓力轉(zhuǎn)換成電信號。激勵部分的功能是

17、供給部分的功能是將被測壓力轉(zhuǎn)換成電信號。激勵部分的功能是供給傳感器電源。傳感器電源。 對壓力傳感器大致要求：體積小、重量輕、高頻響應(yīng)好、測量對壓力傳感器大致要求：體積小、重量輕、高頻響應(yīng)好、測量準(zhǔn)確度高、抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)較寬的溫度范圍。準(zhǔn)確度高、抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)較寬的溫度范圍。 常見的壓力傳感器常見的壓力傳感器: :應(yīng)變式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器、應(yīng)變式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器、光導(dǎo)纖維壓力傳感器光導(dǎo)纖維壓力傳感器使用壓力傳感器應(yīng)注意的事項：使用壓力傳感器應(yīng)注意的事項：1 1、根據(jù)被測對象選擇、根據(jù)被測對象選擇適當(dāng)量程適當(dāng)量程的傳感器。的傳感器。2 2、使用環(huán)境溫度不易過高，傳感器

18、在測量中會與溫度高的氣、使用環(huán)境溫度不易過高，傳感器在測量中會與溫度高的氣體接觸，超過傳感器容許的溫度，需采體接觸，超過傳感器容許的溫度，需采用隔熱裝置用隔熱裝置。3 3、防止振動防止振動，傳感器經(jīng)常用于動態(tài)測試，如外加振動傳到傳，傳感器經(jīng)常用于動態(tài)測試，如外加振動傳到傳感器上，就會干擾被測信號，同時振動加速度會引起傳感器感器上，就會干擾被測信號，同時振動加速度會引起傳感器破壞。破壞。 單管彈簧式壓力表的結(jié)構(gòu)及工作原理單管彈簧式壓力表的結(jié)構(gòu)及工作原理： 單管彈簧式壓力表由帶螺紋接頭的支持器、表殼、罩殼、單管彈簧式壓力表由帶螺紋接頭的支持器、表殼、罩殼、表玻璃、襯圈、表盤、指針、彈簧管、拉桿、扇形齒輪、中心表玻璃、襯圈、表盤、指針、彈簧管、拉桿、扇