石化四廠化工儀表基礎(chǔ)培訓(xùn)(溫度儀表)

1、單擊此處編輯副標(biāo)題單擊此處編輯副標(biāo)題石化四廠石化四廠曹洪槐曹洪槐溫度儀表溫度儀表 u溫度的概述u熱電阻u熱電偶u溫度變送器u溫度（temperature）是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體熱運(yùn)動的劇烈程度。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量，如物體的體積，密度，粘度，硬度，電導(dǎo)率等。 u溫標(biāo)：用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)（零點(diǎn)）和測量溫度的基本單位。目前國際上用得較多的溫標(biāo)有華氏溫度(F)、攝氏溫度（）、熱力學(xué)溫度(K)和國際實(shí)用溫標(biāo)。從分子運(yùn)動觀點(diǎn)看，溫度是物體分子運(yùn)動平均動能的標(biāo)志 熱電阻溫度計(jì)是基于金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值隨溫度變化而變化的

2、性質(zhì)，將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化來進(jìn)行溫度測量的儀表。熱電阻溫度計(jì)的特點(diǎn)是精度高、適于測低溫。 熱電阻溫度計(jì)是基于金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值與溫度成一定函數(shù)關(guān)系的原理實(shí)現(xiàn)溫度測量的。其關(guān)系式為： RtRt01(tt0) 熱電阻和溫度變送器之間有三種接線方式：二線制、三線制、四線制。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

3、線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的引線電阻；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完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。 目前，使用的金屬熱電阻材料中，純鉑絲的各種性能最好，純銅絲在低溫下性能也好，所以實(shí)際應(yīng)用最廣的是鉑、銅兩種材料。 鉑熱電阻（IEC） ：由純鉑絲繞制而成，分度號為Pt100（ Pt10 ），測溫范例-200850 。 鉑電阻特點(diǎn)：電阻率較高、抗氧化性好，容易提純，但電阻溫度系數(shù)小、價(jià)格較高。 銅熱電阻（WZC） ：由純銅絲繞制而

4、成，分度號為Cu100（Cu50 ），測溫范例-50150 。 銅電阻特點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)高、容易提純、價(jià)格便宜， 但其電阻率低、易氧化故障現(xiàn)象(一)。儀表指示值比實(shí)際溫度低或指示不穩(wěn)定。原因分析：(1)保護(hù)管內(nèi)有積水。(2)接線盒上有金屬屑或灰塵。(3)熱電阻絲之間短路或接地。處理方法：(1)清理保護(hù)管內(nèi)的積水并將潮濕部分加以干燥處理。(2)清除接線盒上的金屬屑或灰塵。(3)用萬用表檢查熱電阻短路或接地部位，并加以消除，如短路應(yīng)更換。故障現(xiàn)象（二）：儀表指示最大值。原因分析：熱電阻斷路。處理方法：(1)用萬用表檢查斷路部位并予以消除。 (2)如連接導(dǎo)線斷開，應(yīng)予以修復(fù)或更換。 (3)如熱電阻本

5、身斷路，應(yīng)更換。故障現(xiàn)象（三）：儀表指示最小值。原因分析：熱電阻短路。處理方法：(1)用萬用表檢查短路部位，若是熱電阻短路，則應(yīng)修復(fù)或更換。(2)若是連接導(dǎo)線短路，則應(yīng)處理或更換。 把兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，如果兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不同，則在回路內(nèi)會產(chǎn)生電動勢（簡稱熱電勢）,閉合回路稱為熱電偶。 圖31 熱電偶測溫原理T測量端（工作端或熱端）T0參考端（自由端或冷端）A偶絲B偶絲 熱電偶產(chǎn)生熱電勢的條件是：兩熱電極材料相異，兩接點(diǎn)溫度相異。 熱電偶產(chǎn)生的熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。 接觸電勢：由于兩種不同導(dǎo)體的電子密度不同，而在接觸處形成的電動勢。接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)

6、體中的電子密度有關(guān)。 溫差電勢：在同一根導(dǎo)體中由于兩端溫度不同，而產(chǎn)生的一種電勢。u熱電偶的組成 普通熱電偶通常由熱電極、絕緣管、保護(hù)套和接線盒等主要部分構(gòu)成。 鎧裝熱電偶：將熱電偶絲與絕緣材料及金屬套管經(jīng)整體復(fù)合拉伸工藝加工而成的可彎曲的堅(jiān)實(shí)組合體。u 熱電偶分類u 常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中國從1988年1月1日起，熱電偶和

7、熱電阻全部按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為中國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：采用國際電工委員會推薦的8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶。 鉑銠-鉑熱電偶：由純鉑絲和鉑銠絲制成，分度號為S，鉑銠絲為正極，純鉑絲為負(fù)極，測溫范例01600 。鎳鉻-鎳硅熱電偶：由鎳鉻絲和鎳硅絲制成，分度號為K，鎳鉻為正極，鎳硅為負(fù)極，測溫范例01200 。鎳鉻-康銅熱電偶：由鎳鉻絲和康銅絲制成，分度號為E，鎳鉻為正極，康銅為負(fù)極，測溫范例0800 。 非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：在超高溫、低溫等特殊測溫條件下，應(yīng)用的一些特殊熱電偶。 鎳鉻 -金鐵熱電偶：由鎳鉻絲和金鐵絲制成，分度號為，鎳鉻為正極，金鐵

8、為負(fù)極，測溫范圍0273K。是一種較理想 的低溫測量熱電偶。 非金屬熱電偶：石墨-碳化鈦熱電偶，碳化硼-石墨熱電偶等u熱電偶冷端溫度的處理方法 熱電偶測溫時(shí)為什么需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償？ 熱電偶熱電勢的大小與其兩端的溫度有關(guān)，其溫度熱電勢關(guān)系曲線是在冷端溫度為0時(shí)分度的。在實(shí)際應(yīng)用中，由于熱電偶冷端暴露在空間受到周圍環(huán)境溫度的影響，所以測溫中的冷端溫度不可能保持0不變，也不可能固定在某個(gè)溫度不變，而熱電偶電勢既決定于熱端溫度，也決定于冷端溫度。所以如果冷端溫度自由變化，必然會引起測量誤差。為了消除這種誤差，必須進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償。 當(dāng)熱電偶的冷端溫度保持不變時(shí)，熱電勢才是被測溫度的單值函數(shù)補(bǔ)償導(dǎo)線延伸

9、法：采用一種專用導(dǎo)線將熱電偶的冷端延伸到溫度較低而又較恒定的地方。這種導(dǎo)線在一定溫度范國圍內(nèi)（ 0100 ）具有和所接熱電偶相同的熱電特性。 注意無論是補(bǔ)償型還是延伸型補(bǔ)償導(dǎo)線，本身并不能補(bǔ)償熱電偶冷端溫度的變化，只是起到熱電偶冷端延伸作用，改變了冷端位置，以便采用其他補(bǔ)償方法。補(bǔ)償電橋法：采用不平衡電橋產(chǎn)生的直流毫伏信號，來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化。 補(bǔ)償導(dǎo)線是最基本的，它通常與補(bǔ)償電橋法一起使用。u熱電偶的安裝要求熱電偶的安裝要求:對熱電偶與熱電阻的安裝，應(yīng)注意有利于測溫準(zhǔn)確，安全可考及維修方便，而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作.要滿足以上要求，在選擇對熱電偶和熱電阻的安裝部

10、位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn)： 1、為了使熱電偶和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)熱電偶或熱電阻. 2、帶有保護(hù)套管的熱電偶和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偶，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，那熱電偶或熱電阻插入深度應(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

11、用熱套式熱電偶.淺插式的熱電偶保護(hù)套管，其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm;熱套式熱電偶的標(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，熱電偶或熱電阻插入深度1 m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，或加裝支撐架和保護(hù)套管. 熱電偶的正確使用熱電偶的正確使用:正確使用熱電偶不但可以準(zhǔn)確得到溫度的數(shù)值，保證產(chǎn)品合格，而且還可節(jié)省熱電偶的材料消耗，既節(jié)省資金又能保證產(chǎn)品質(zhì)量。安裝不正確，熱導(dǎo)率和時(shí)間滯后等誤差，它們是熱電偶在使用中的主要誤差。 1、安裝不當(dāng)引入的誤差如熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實(shí)溫度等，就是說，熱

12、電偶不應(yīng)裝在太靠近門和加熱的地方，插入的深度至少應(yīng)為保護(hù)管直徑的810倍；熱電偶的保護(hù)套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使?fàn)t內(nèi)熱溢出或冷空氣侵入，因此熱電偶保護(hù)管和爐壁孔之間的空隙應(yīng)用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對流而影響測溫的準(zhǔn)確性；熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過100；熱電偶的安裝應(yīng)盡可能避開強(qiáng)磁場和強(qiáng)電場，所以不應(yīng)把熱電偶和動力電纜線裝在同一根導(dǎo)管內(nèi)以免引入干擾造成誤差；熱電偶不能安裝在被測介質(zhì)很少流動的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)用熱電偶測量管內(nèi)氣體溫度時(shí)，必須使熱電偶逆著流速方向安裝，而且充分與氣體接觸。 2、絕緣變差而引入的誤差如熱電偶絕緣了，保護(hù)管和拉線板污垢或鹽渣過多致使熱電偶極間與爐壁

13、間絕緣不良，在高溫下更為嚴(yán)重，這不僅會引起熱電勢的損耗而且還會引入干擾，由此引起的誤差有時(shí)可達(dá)上百度。 3、熱惰性引入的誤差由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測溫度的變化，在進(jìn)行快速測量時(shí)這種影響尤為突出。所以應(yīng)盡可能采用熱電極較細(xì)、保護(hù)管直徑較小的熱電偶。測溫環(huán)境許可時(shí)，甚至可將保護(hù)管取去。由于存在測量滯后，用熱電偶檢測出的溫度波動的振幅較爐溫波動的振幅小。測量滯后越大，熱電偶波動的振幅就越小，與實(shí)際爐溫的差別也就越大。當(dāng)用時(shí)間常數(shù)大的熱電偶測溫或控溫時(shí)，儀表顯示的溫度雖然波動很小，但實(shí)際爐溫的波動可能很大。 為了準(zhǔn)確的測量溫度，應(yīng)當(dāng)選擇時(shí)間常數(shù)小的熱電偶。時(shí)間常數(shù)與傳熱系數(shù)成反比，與

14、熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比，如要減小時(shí)間常數(shù)，除增加傳熱系數(shù)以外，最有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中，通常采用導(dǎo)熱性能好的材料，管壁薄、內(nèi)徑小的保護(hù)套管。在較精密的溫度測量中，使用無保護(hù)套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞，應(yīng)及時(shí)校正及更換。 4、熱阻誤差高溫時(shí)，如保護(hù)管上有一層煤灰，塵埃附在上面，則熱阻增加，阻礙熱的傳導(dǎo)，這時(shí)溫度示值比被測溫度的真值低。因此，應(yīng)保持熱電偶保護(hù)管外部的清潔，以減小誤差。 u 故障現(xiàn)象：熱電勢比實(shí)際值小故障原因；(1)短路。(2)熱電偶接線盒內(nèi)接線柱間短路 (3)補(bǔ)償導(dǎo)線因絕緣燒壞而短路。(4)補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶不匹配。(5)補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶極性

15、接反。(6)插入深度不夠和安裝位置不對。(7)熱電偶冷端溫度過高。 處理方法：(1)經(jīng)檢查若是由于潮濕引起，可烘干；若是由于瓷管絕緣不良，則應(yīng)予以更換。 (2)打開接線盒，把接線板刷干凈。(3)將短路處重新絕緣或更換新的補(bǔ)償導(dǎo)線。 (4)更換成同類型的補(bǔ)償導(dǎo)線。(5)重新接正確。(6)改變安裝位置和插入深度。 (7)熱電偶的連接導(dǎo)線換成補(bǔ)償線，使冷端移開高溫區(qū)。故障現(xiàn)象：熱電勢比實(shí)際大。原因分析：(1)補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶型號不匹配。 (2)插入深度不夠或安裝位置不對。(3)熱電極變 質(zhì)。(4)有干擾信號進(jìn)入。 (5)熱電偶參考端溫度偏高。處理方法：(1)更換相同型號的補(bǔ)償導(dǎo)線。(2)改變安裝位

16、置或插入深度。 (3)更換熱電偶。(4)檢查干擾源，并予以消除。 (5)調(diào)整參考端溫度或進(jìn)行修正。故障現(xiàn)象：測量儀表指示不穩(wěn)定，時(shí)有時(shí)無，時(shí)高時(shí)低。原因分析：(1)熱電極在接線柱處接觸不良。(2)熱電偶有斷續(xù)短路或斷續(xù)接地現(xiàn)象。 (3)熱電極已斷或似斷非斷(4)熱電偶安裝不牢固 ，發(fā)生擺動。 (5)補(bǔ)償導(dǎo)線有接地或斷續(xù)短路現(xiàn)象。處理方法：(1)重新接好。(2)將熱電偶的熱電極從保護(hù)管中 取出，找出故障點(diǎn)并予以消除。 (3)更換新電極。(4)安裝牢固。 (5)找出故障點(diǎn)并予以消除。故障現(xiàn)象：熱電偶電勢誤差大。原因分析：(1)熱電極變質(zhì)。(2)熱電偶的安裝位置與安裝方法不當(dāng)。 (3)熱電偶保護(hù)套管的表面積垢過多。(4)測量線路短路(熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線)。 (5)熱電偶回路斷線。(6)接線柱松動。處理方法：(1)更換熱電偶。 (2)改變安裝位置與安裝方法。 (3)進(jìn)行清理。 (4)將短路處重新更換絕緣。 (5)找到斷線處，并重新連接。(6)擰緊接線柱。u溫度變送器將溫度感溫元件（熱電偶或熱電阻）與信號轉(zhuǎn)換放大單元有機(jī)集成在一起，用來測量各種工藝過程中-2001600范圍內(nèi)的液體、蒸汽及其他氣體介質(zhì)或表面的溫度。它通常和顯示儀表、記錄儀以