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    温度仪表的选型
    发布时间:2014-04-10 浏览量:4811

     

    编辑温度仪表的选用

    温度仪表种类选择

    温度测控仪表从工作原理上可分为三类:指针式、数字式、智能型。
    指针式仪表以传统的动圈仪表为主,特点是结构简单、价格低廉,这使它至今仍在工业中被 采用,但其测量精度低,通常为1级~2.5级,读数误差大;无变送输出,因而越来越多地被数字 仪表所取代。
    数字式仪表,如现在被大量使用的数显表等,其测量准确度比动圈式有大幅度提高,一般为0.5%。数字显示准确直观,无人为误差。其控制方式大多为二位、三位式,也有少量模拟PID连 续调节方式。
    随着单片微处理器进人仪表中,使仪表的结构、性能、外观等产生了巨大的变化,它实现了模 拟仪表无法想象的功能。这类智能化数字仪表不仅具有检测、转换、显示、调节功能,还增加了程 序控制、故障自诊断、信息数据通信、遥测遥控等功能,以适应与计算机联网的要求。

    量程和准确度的选择

    与在上节中介绍的温度变送器选择量程类似,选择仪表的量程时,也应依据实际使用范围, 上、下留有一定余地,使在绝大部分情况下,测量数据不会超出量程。但也不能选择过大量程,以 免降低测量准确度和分辨能力。
    在选择仪表准确度时,应考虑到所配用的测温元件的种类。若配用精度高的钼电阻,仪表精 度可以适当高些,如0.2%~0.5%。若配用工业级热电偶,仪表精度为0.5%即可。

    适应能力

    仪表对环境条件应有较强的适应能力。一般来说,仪表应能在-10℃~50℃、相对湿度小于 85%RH、电源波动± (10~ 15)%条件下正常工作,且应具有较强的抗共模、串模干扰能力。

    控制方式

    位式控制结构简单,外部只须配置一台交流接触器或固态继电器即可工作,平时维护修理也 较简单方便。但其恒温效果较差,存在固有的温度波动,但仍适用于大量的、要求不太高的工业 现场。PID、自整定PID以及其他连续调节方式适用于对恒温要求高的场合,但其价格较高。连续调节的执行环节也有多种形式,常用的有移相触发、标准调节电流输出、占空比调节等。移相 触发调节功率已有很长历史,优点是无级调整,精度较高。但由于不是零电流起动,di/dt很大, 对电网干扰严重,现在大功率控制中已不再采用,主要应用于小功率、精密控温的场合。标准调 节电流输出,后须配接可控硅调功器,视需要可选择过零触发和非过零触发型的,它适于工业大 功率调节控制。占空比调节方式,外部只需配接一只固态继电器就可完成对强电的控制和弱、强 电之间的隔离,结构简单可靠,因而在各种设备的温度控制中得到广泛应用。

    温度仪表选型举例

    (1)炉温控制。炉温控制范围300℃~1000℃,380V三相电阻丝加热,功率为50kW,要求波动度在5℃左右。
    建议选用K偶数字显示二位式测量控制仪表,其量程为0℃~1200℃,分辨力1℃,继电器动 作滞后1℃~2℃。选用K型偶,在1000℃温度下可以长期工作,位式控制,外部只需一只三相交 流接触器即可工作。控制触点的动作范围是± (1~2)℃,再加上炉温测量的滞后,炉温的波动度 也基本可以控制在要求范围内。
    (2)恒温箱控温。要求测控温范围为100℃~400℃ ,220 V单相电阻丝加热,功率为3kW, 温度稳定性要求达到±0.5℃。
    由温度稳定指标,选用位式控制已不能满足恒温要求。可选用TMC300型温度测控仪(沈阳 仪表科学研究院生产)或其他同类产品。仪表采用钼电阻作为温度检测元件,测控温范围 -50.0℃~600.0℃,分辨力0.1℃,测量精度0.2%,控制方式采用连续调节占空比。外部器件 只须配接一只单相的30 A/220 V固态继电器。对于封闭的恒温箱的温度控制,其恒温指标可达 到 ± (0.1~0.3)℃。[2]

     

    4相关信息--温度编辑

    温度的概念

    温度(temperature)是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标(°F)、摄氏温标(°C)、热力学温标(K)和国际实用温标。从分子运动论观点看,温度是物体分子平均平动动能的标志。温度是大量分子热运动的集体表现,含有统计意义。对于个别分子来说,温度是没有意义的。
    经典热力学中的温度没有最高温度的概念,只有理论最低温度“绝对零度”。热力学第三定律指出,“绝对零度”是无法通过有限次步骤达到的。在统计热力学中,温度被赋予了新的物理概念——描述体系内能随体系混乱度(即熵)变化率的强度性质热力学量。由此开创了“热力学负温度区”的全新理论领域。通常我们生存的环境和研究的体系都是拥有无限量子态的体系,在这类体系中,内能总是随混乱度的增加而增加,因而是不存在负热力学温度的。而少数拥有有限量子态的体系,如激光发生晶体,当持续提高体系内能,直到体系混乱度已经不随内能变化而变化的时候,就达到了无穷大温度,此时再进一步提高体系内能,即达到所谓“粒子布居反转”的状态下,内能是随混乱度的减少而增加的,因而此时的热力学温度为负值!但是这里的负温度和正温度之间不存在经典的代数关系,负温度反而是比正温度更高的一个温度!经过量子统计力学扩充的温标概念为:无限量子态体系:正绝对零度<正温度<正无穷大温度,有限量子态体系:正绝对零度<正温度<正无穷大温度=负无穷大温度<负温度<负绝对零度。正、负绝对零度分别是有限量子态体系热力学温度的下限和上限,均不可通过有限次步骤达到。
    温度是物体内分子间平均动能的一种表现形式。分子运动愈快,物体愈热,即温度愈高;分子运动愈慢,物体愈冷,即温度愈低。这种现象被描述为一个物体的热势,或能量效应。当以数值表示温度时,即称之为温度度数。值得注意的是,少数几个分子甚至是一个分子构成的系统,由于缺乏统计的数量要求,是没有温度的意义的。
    大气层中气体的温度是气温,是气象学常用名词。它直接受日射所影响:日射越多,气温越高。

    温度的等级

    科学家给地球上的气温划分了等级。
    极寒 -40℃或低于此值
    奇寒 -35~-39.9℃
    酷寒 -30~-34.9℃
    严寒 -20~-29.9℃
    深寒 -15~-19.9℃
    大寒 -10~-14.9℃
    小寒 -5~-9.9℃
    轻寒 -4.9~0℃
    微寒 0~4.9℃
    凉 5~9.9℃
    温凉 10~11.9℃
    微温凉 12~13.9℃
    温和 14~15.9℃
    微温和 16~17.9℃
    温暖 18~19.9℃
    暖 20~21.9℃
    热 22~24.9℃
    炎热 25~27.9℃
    暑热 28~29.9℃
    酷热 30~34.9℃
    奇热 35~39℃
    极热 高于40℃

     

    5安装方式编辑

    温度仪表(通常所说的一次仪表包括热电偶、热电阻、双金属温度计,就地显示仪等)安装方式 温度一次仪表安装按固定形式可分为四种:法兰固定安装;螺纹连接固定安装;法兰和螺纹连接共同固定安装;简单保护套插入安装。
    1、法兰安装 适用于在设备上以及高温、腐蚀性介质的中低压管道上安装温度一次仪表,具有适应性广,利于防腐蚀,方便维护等优点。 法兰固定装方式中的法兰一般有五种: (1)平焊钢法兰 HG 5010-58(碳钢),HG 5019-58(不锈钢) (2)对焊钢法兰 HG 5014-58(平面对焊法兰),HG 5016-58(凹凸面对焊法兰) (3)平焊松套钢法兰 HG 5022-58 (4)卷边松套钢法兰 HG 5025-58(铜),HG 5026-58(铝) (5)法兰盖 HG 5028-58
    2、螺纹连接固定 一般适用于在无腐蚀性介质的管道上安装温度计,炼油部门按习惯也在设备上采用这种安装形式,具有体积小,安装较为紧凑的优点。高压(PN22MPa,PN32MPa)管道上安装温度计采用焊接式温度计套管,属于螺纹连接安装形式,有固定套管和可换套管两种形式。前者用于一般介质,后者用于易腐蚀、易磨损而需要更换的场合。 螺纹连接固定中的螺纹有五种,英制的有1″、3/4″和1/2″,公制的有M33×2和M27×2。 热电偶多采用1″或M33×2螺纹固定,也有采用3/4″螺纹的,个别情况也用1/2″螺纹固定。 热电阻多用英制管螺纹固定,其中以3/4″为最常用,1/2″有些也用。 双金属温度计的固定螺纹是M27×2。 压力式温度计的固定螺纹是3/4″和M27×2两种。 G3/4″与M27×2外径很接近,并且都能拧进1"2扣,安装时要小心辨认,否则焊错了温度计接头(凸台)就装不上温度计。
    3、法兰与螺纹连接共同固定 当配带附加保护套时,适用于有腐蚀性介质的管道、设备上安装。
    4、简单保护套插入安装 有固定套管和卡套式可换套管(插入深度可调)两种形式,适用于棒式温度计在低压管道上作临时检测的安装。 测温元件大多数安装在碳钢、不锈钢、有色金属、衬里或涂层的管道和设备上,有时也安装在砖砌体、聚氯乙烯、玻璃钢、陶瓷、糖瓷等管道和设备上。后者的安装方式与安装在碳钢或不锈钢管道和设备上有很大不同,但与衬里或涂层设备和管道上基本相同,取源部件也类似,可以参考。[3]

     

    6安装注意事项编辑

    ①温度一次点的安装位置应选在介质温度变化灵敏且具有代表性的地方,不宜选在阀门、焊缝等阻力部件的附近和介质流束呈死角处。 就地指示温度计要安装在便于观察的地方。 热电偶的安装地点应远离磁场。 温度一次部件若安装在管道的拐弯处或倾斜安装,应逆着流向。 双金属温度计在≤DN50管道或热电阻、热电偶在≤DN70的管道上安装时,要加装扩大管。扩大管要按标准图制作(见第十章)。 压力式温度计的温包必须全部浸入被测介质中。
    ②温度二次表要配套使用。热电阻、热电偶要配相应的二次表或变送器。特别要注意分度号,不同分度号的表不能误用。
    ③热电偶必须用相应分度号的补偿导线。热电阻宜采用三线制接法,以抵消环境温度的影响。每一种二次表都有其外接线路电阻的要求,除补偿导线或电缆的线路电阻外,还须用锰铜丝配上相应的电阻,以符合二次表的要求。
    ④电阻体通常使用三芯电缆或四芯电缆中的三芯,每一芯的电阻值可用下法测得。
    ⑤补偿导线或电缆通过金属挠性管与热电偶或热电阻连接。
    ⑥同一条管线上若同时有压力一次点或温度一次点,压力一次点应在温度一次点的上游侧。
    ⑦温度二次仪表安装较为简单。把单体调校合格的二次表按安装说明书分别安装在指定的仪表盘上或框架上即可。 温度二次仪表是近年来发展较快的一类显示仪表,大多数指针指示的二次表(即动圈指示仪)逐步被外形尺寸完全一致的数字显示温度表所代替。但在安装上没有多大变化。[4]

     

    7故障维护技巧编辑

    一.该系统仪表多采用电动仪表测量、指示、控制;
    二.该系统仪表的测量往往滞后较大。[5]
    (1)温度仪表系统的指示值突然变到最大或最小,一般为仪表系统故障。因为温度仪表系统测量滞后较大,不会发生突然变化。此时旋进旋涡流量计的故障原因多是热电偶、热电阻、补偿导线断线或变送器放大器失灵造成。
    (2)温度控制仪表涡街流量计系统指示出现快速振荡现象,多为控制参数PID调整不当造成。
    (3)温度控制仪表系统指示出现大幅缓慢的波动,很可能是由于工艺操作变化引起的,如当时工艺操作没有变化,则很可能是仪表控制系统本身的故障。
    (4)温度控制系统孔板流量计本身的故障分析步骤:检查调节阀输入信号是否变化,输入信号不变化,调节阀动作,调节阀膜头膜片漏了;检查调节阀定位器输入信号是否变化,输入信号不变化,输出信号变化,定位器有故障;检查定位器输入信号有变化,再查调节器输出有无变化,如果调节器输入不变化,输出变化,此时是调节器本身的故障。
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