公元1600年,伽利略研製出氣體溫度計。一百年後,研製成酒精溫度計和水銀溫度計。隨著現代工業技術發展的需要,相繼研製出金屬絲電阻、溫差電動勢元件、雙金屬式溫度傳感器。
1950年以後,相繼研發製成半導體熱敏電阻器。最近,隨著原材料、加工技術的飛速發展、又陸續研製出各種類型的溫度傳感器。
現在被應用最廣泛的是雙金屬溫度計和溫度變送器,下面就這兩種溫度儀表來作詳細說明:
一、雙金屬溫度計
1、結構原理
雙金屬溫度計是一種適合測量中、低溫的現場檢測工業儀表。可用來直接測量氣體、液體和蒸汽的溫度,其核心的感溫元件是用兩種膨脹係數差別很大的金屬片製成「雙金屬元件」。
為了提高靈敏度,將雙金屬片製成多圈螺旋形,一端固定,另一端(自由端)連接在芯軸上。軸向型雙溫指針直接裝在芯軸上,徑向型雙溫指針通過轉角彈簧與芯軸連接。當溫度變化時,感溫元件自由端旋轉,經芯軸傳動指針在刻度盤上指示出被測介質溫度的變化值。
2、配件安裝
雙金屬溫度計及溫度變送器的保護套管現場安裝有三種形式: 一種套管是插入焊接在設備上,一種套管是用螺紋連接到儀表管嘴上的,還有一種溫度表及直接和管嘴連接,沒有套管(這種溫度計就不能在運行狀態下拆卸。如有這種情況,需儀表校驗前對工作人員告知)。
雙金屬溫度計螺紋一般採用M27×2公制螺紋,但也有NPT1/2和M20×1.5,除沒有保護套管溫度計均不需要纏繞生料帶,如有滲進雨水,可略纏生料帶。
一般情況我們會向雙金屬溫度計的導管中加入導熱油,目的是起到溫度計探杆防震和增加熱傳導效率作用,導熱油一般選用變壓器油。部分溫度計保護套管內不用添加導熱油,因為現場測量均是長輸管線溫度,對溫度誤差、變化靈敏要求不高。
3、維護保養
日常巡檢對雙金屬表面進行擦拭,檢查儀表內部是否進水,錶盤是否模糊,表殼是否完好,耐震雙金屬溫度計內油品是否渾濁,是否影響數值查看,儀表量程是否符合,還需查雙金屬溫度計表示值是否與站控機或同條件下溫度表示值是否相符或在允許誤差範圍內。
如果發現溫度計出現數值錯誤,需將溫度計拆卸下,拆卸時確認溫度計是否含有套管,如無套管勿將其拆卸。拆卸後檢查溫度計傳感器是否變形,儀表指針是否出現鬆動,對其進行升溫或降溫檢查,查看溫度是否變化,指針走動是否平穩。檢查套管內是否含有大量水或者出現冰堵雜質,並對其進行清理或更換。
二、溫度變送器
1、結構原理
溫度變送器的作用是把熱電阻或熱電偶這類溫度傳感器輸出的電阻值或熱電勢轉換成統一標準信號(4~20mA.DC)輸出,以便送給其它單元組合儀表(如PLC)進行指示或控制。
溫度變送器一般由測溫探頭(熱電偶或熱電阻傳感器)和兩線制固體電子單元組成。熱電阻溫度變送器表頭是由基準單元、R/V轉換單元、線性電路、反接保護、限流保護、V/I轉換單元組成。
其工作原理是利用熱電阻或熱電偶材料隨溫度變化的性質,通過測量電阻體的電阻及變化,經輸入處理、放大和A/D轉換後,送入輸入、輸出微處理器,分別進行線性化運算和量程變換,然後通過D/A轉換和放大後輸出4-20mA的直流電流或數位訊號(表頭顯示)。
現使用最多的是羅斯蒙特3144P系列溫度變送器,其配套的測溫探頭是DIN型0065系列熱電阻。0065熱電阻使用的是PT100鉑電阻。
熱電阻溫度計是根據導體或半導體材料的電阻值隨溫度變化的性質,通過測量電阻體的電阻及變化,間接測量溫度的儀表。
熱電阻溫度計在工業生產中一般用來測量-200~+500℃範圍內的溫度,具有測量精度高,無冷端補償問題,電阻信號便於遠傳的特點,在中,低溫度範圍內比熱電偶溫度計(主要在高溫處理裝置上使用)具有更高的靈敏度和精度。
鉑熱電阻是熱電阻的一種,金屬鉑(Pt)具有很好的重現性與穩定性。根據工藝我們一般選用PT100系列,「100」表示它在0℃時阻值為100歐姆,阻值會隨著溫度上升而勻速增長,阻值與溫度正正比,100℃時阻值為138.5歐姆。
鉑電阻體是用很細的鉑絲繞在雲母、石英或陶瓷材料絕緣支架上做成的。架型鉑電阻體中,鉑絲直徑為0.03-0.07mm,支架為片狀雲母,雲母邊緣上有齒形缺口,鉑絲繞在赤縫內以防短路,繞好鉑絲後,再在繞組兩邊蓋以雲母片絕緣.為了改善熱電阻特性,增加機械強度,雲母外側再用金屬夾持件將它們鉚合在一起,鉑絲繞組的出線端與直徑為1mm的銀絲或更粗的銅絲引線焊牢,穿上絕緣管後一起裝入保護管中.
2、接線方式
熱電阻與變送器連接一般採用三線或四線制方式,均是為了減小或消除連接導線電阻變化所引起的測量誤差 。 三線制與四線制原理不同,四線制精度更高。
3、安裝方法
溫變的防爆線路安裝、信號線正確連接方式應注意:因3144P溫變是上出線口,需在出線口處加裝防爆彎頭,這是因為如果直接用撓性管連,低點是變送器內,容易滲進雨水。
在溫度變送器整體安裝時,要注意溫度套管是哪種類型,切忌不可導致洩漏,還應注意溫變整體安裝和拆卸時不要直接旋轉溫變表頭多圈,因為熱電阻和溫變表頭已線芯連接,如一直旋轉表頭,會導致熱電阻線芯斷裂。
燃氣行業最常用的兩種溫度儀表就說到這裡了,歡迎各位同行留言交流