书签 分享 收藏 举报 版权申诉 / 98
上传文档赚钱

类型化工仪表第3章2.ppt

  • 上传人(卖家):hyngb9260
  • 文档编号:5634324
  • 上传时间:2023-04-28
  • 格式:PPT
  • 页数:98
  • 大小:2.31MB
  • 【下载声明】
    1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
    2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
    3. 本页资料《化工仪表第3章2.ppt》由用户(hyngb9260)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
    4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
    5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
    配套讲稿:

    如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。

    特殊限制:

    部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。

    关 键  词:
    化工 仪表
    资源描述:

    1、化工仪表及自动化化工仪表及自动化第三章第三章 检测仪表与传感器检测仪表与传感器 2内容提要内容提要n 物位检测及仪表物位检测及仪表n概述概述n差压式液位变速器差压式液位变速器n电容式物位传感器电容式物位传感器n核辐射物位计核辐射物位计n称重式液罐计量仪称重式液罐计量仪n 温度检测及仪表温度检测及仪表n温度检测方法温度检测方法n热电偶温度计热电偶温度计n热电阻温度计热电阻温度计n电动温度变送器电动温度变送器3内容提要内容提要n一体化温度变送器一体化温度变送器n智能式温度变送器智能式温度变送器n测温元件的安装测温元件的安装n 现代检测技术与传感器的发展现代检测技术与传感器的发展n软测量技术的发展软

    2、测量技术的发展n现代传感器技术的发展现代传感器技术的发展4几个概念几个概念在容器中液体介质的高低叫在容器中液体介质的高低叫液位液位,容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫料位料位测量液位的仪表叫测量液位的仪表叫液位计液位计测量料位的仪表叫测量料位的仪表叫料位计料位计测量两种密度不同液体介质的分界面的仪表叫测量两种密度不同液体介质的分界面的仪表叫界面计界面计在物位检测中,有时需要对物位进行连续检测,有时在物位检测中,有时需要对物位进行连续检测,有时只需要测量物位是否达到某一特定位置,用于定点物只需要测量物位是否达到某一特定位置,用于定点物位测量的仪表称为位测量的仪表

    3、称为物位开关物位开关 物位检测的作用物位检测的作用控制、计量、报警等。控制、计量、报警等。第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表n 一、概论一、概论测量物位的两个目的测量物位的两个目的测量绝对物料量测量绝对物料量测量相对物料量测量相对物料量5直读式物位仪表:直读式物位仪表:玻璃管液位计、玻璃板液位计等。玻璃管液位计、玻璃板液位计等。差压式物位仪表:差压式物位仪表:利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而工作。利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而工作。浮力式物位仪表:浮力式物位仪表:利用浮子高度或浮力随液位高度而变化的原理工作。利用浮子高度或浮力随液位高度而变化的原理工作。电磁式物位

    4、仪表:电磁式物位仪表:使物位的变化转换为一些电量的变化,如电容使物位的变化转换为一些电量的变化,如电容核辐射物位仪表:核辐射物位仪表:利用射线透过物料时其强度随物质层的厚度而变化的原理利用射线透过物料时其强度随物质层的厚度而变化的原理声波式物位仪表:声波式物位仪表:由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波反由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波反射距离的不同,测出这些变化就可测知物位。根据工作原理分射距离的不同,测出这些变化就可测知物位。根据工作原理分为声波遮断式、反射式和阻尼式。为声波遮断式、反射式和阻尼式。光学式物位仪表:光学式物位仪表:利用物位对光波的遮断和反射原理工作

    5、利用物位对光波的遮断和反射原理工作按其工作原理分为按其工作原理分为6第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表n 二、差压式液位变送器二、差压式液位变送器图3-39 差压液位变送器原理图图3-40 压力表式液位计 当被测容器是敞口的,气相压力为大气压时,只需当被测容器是敞口的,气相压力为大气压时,只需将差压变送器的负压室通大气即可。若不需要远传信号,将差压变送器的负压室通大气即可。若不需要远传信号,也可以在容器底部安装压力表,如图也可以在容器底部安装压力表,如图3-403-40所示。所示。71APPgHAPP1PPPgH 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表8第四节第四节 物位检测及仪表

    6、物位检测及仪表gHp在使用差压变送器测量液位时,一般来说004HPmA maxmax20HHPPmA 9第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表图3-41 负迁移示意图实际应用中,正、负室压力分别为0121PPgHgh022PPgh1221PPPgHg hh004HPmA 输出maxmax20HHPPmA 输出maxmax20HHPPmA 输出11gh第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表11第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 都是使变送器输出的起始值与被测量起始点相对应,只不过零点调整量通常较小,而零点迁移量则比较大。零点调整使变送器的测量起始点为零;零点迁移是把测量的起始点由

    7、零迁移到某一数值。同时改变了测量范围的上、下限,相当于测量范围的平移,它不改变量程的大小。12当测量的起始点由零变为某一正值,称为正迁移;当测量的起始点由零变为某一正值,称为正迁移;当测量的起始点由零变为某一负值,称为负迁移当测量的起始点由零变为某一负值,称为负迁移 xminxyxmaxyminymax0 xmaxxminxmax零点迁移的目的:使零点迁移的目的:使H0时,变送器输出为时,变送器输出为Iomin(如(如4mA)使变送器的输出信号下限值使变送器的输出信号下限值yminymin与测量范围的下限值与测量范围的下限值xmixmin n相对应,相对应,在在xmin=0 xmin=0时,称

    8、为零点调整,在时,称为零点调整,在xmin0 xmin0时,称为零点迁移。时,称为零点迁移。13零点迁移的实现:零点迁移的实现:改变变送器的零点。14例例 15图3-44 法兰式差压变送器测量液位示意图1法兰式测量头;2毛细管;3变送器 单法兰式单法兰式 双法兰式双法兰式 为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题,应使用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器,如下图所示。16n 三、电容式物位传感器三、电容式物位传感器dDLCln2图3-45 电容器的组成1内电极;2外电极通过测量电容量的变化可以用来检测液位、料位和两种不同液体的分界面

    9、。将电容传感器(探头)插入被测物料中,将电容传感器(探头)插入被测物料中,电极浸入物料中的深度随物位高低变电极浸入物料中的深度随物位高低变化,必然引起电容量的变化,从而可化,必然引起电容量的变化,从而可以检测出物位。以检测出物位。17dDLCln200dDHLdDHCln2ln203-46 非导电介质的液位测量1内电极;2外电极;3绝缘套;4流通小孔由两个同轴圆柱极板组成的电容器,当液位为零时,仪表调整零点,其零点的电容为HKdDHCCCiXln200对非导电介质液位测量的电容式液位传感器原理如下图所示。当液位上升为H时,电容量变为电容量的变化为18 电容量的变化与液位高度电容量的变化与液位高

    10、度H H成正比。该法是利用被测成正比。该法是利用被测介质的介电系数介质的介电系数与空气介电系数与空气介电系数0 0不等的原理进行工不等的原理进行工作,(作,(-0 0)值越大,仪表越灵敏。电容器两极间的距)值越大,仪表越灵敏。电容器两极间的距离越小,仪表越灵敏。离越小,仪表越灵敏。HKdDHCCCiXln20019第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 用电容法可以测量固体块状颗粒体及粉料的料位。由于固体间磨损较大,容易“滞留”,可用电极棒及容器壁组成电容器的两极来测量非导电固体料位。dDHCXln201金属电极棒;2容器壁左图所示为用金属电极棒插入容器来测左图所示为用金属电极棒插入容器来

    11、测量料位的示意图。量料位的示意图。电容量变化与料位升降的关系为电容量变化与料位升降的关系为图3-47 料位检测20第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 电容物位计的传感部分结构简单、使用方便。电容物位计的传感部分结构简单、使用方便。需借助较复杂的电子线路。需借助较复杂的电子线路。应注意介质浓度、温度变化时,其介电系数也要应注意介质浓度、温度变化时,其介电系数也要发生变化这种情况。发生变化这种情况。21n 四、核辐射物位计四、核辐射物位计HeII0放射性同位素的辐射射入一定厚度的介质时,部分粒子因克服阻力与碰撞动能消耗被吸收,另一部分粒子则透过介质。射线的透射强度随着,其关系为图3-48

    12、核辐射物位计示意图1辐射源;2接受器 不同介质吸收射线的能力不一样。固体吸不同介质吸收射线的能力不一样。固体吸收能力最强,液体次之,气体最弱。当收能力最强,液体次之,气体最弱。当放射源与被测介质固定后,介质的厚度放射源与被测介质固定后,介质的厚度与通过介质的射线强度就成一一对应关与通过介质的射线强度就成一一对应关系。系。22n 四、核辐射物位计四、核辐射物位计HeII0图3-48 核辐射物位计示意图1辐射源;2接受器核辐射式物位计属于非接触式物位测量仪表核辐射式物位计属于非接触式物位测量仪表适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有爆适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、黏滞性、易结晶或沸

    13、腾状态的介质的物炸性、黏滞性、易结晶或沸腾状态的介质的物位测量,还可以测量高温融熔金属的液位。位测量,还可以测量高温融熔金属的液位。使用时几乎不受温度、压力、电磁场的影响。使用时几乎不受温度、压力、电磁场的影响。可在高温、烟雾等环境下工作。可在高温、烟雾等环境下工作。但由于射线对人体有害,因此射线的剂量应严但由于射线对人体有害,因此射线的剂量应严加控制,且须切实加强安全防护措施加控制,且须切实加强安全防护措施(工业现场一般不优先考虑使用核辐射式物位计工业现场一般不优先考虑使用核辐射式物位计)23n 五、称重式液罐计量仪五、称重式液罐计量仪石油、化工部门有许多大型储罐,由于高度与直径都石油、化工

    14、部门有许多大型储罐,由于高度与直径都很大,如果液位变化很大,如果液位变化1 12mm2mm,就会有几百公斤到几,就会有几百公斤到几吨的差别,所以液位的测量要求很精确。吨的差别,所以液位的测量要求很精确。同时,液体的密度会随温度发生较大的变化,而大型同时,液体的密度会随温度发生较大的变化,而大型容器由于体积较大,各处温度很不均匀,因此即使容器由于体积较大,各处温度很不均匀,因此即使液位(体积)测得很准,也反映不了罐中正式的储液位(体积)测得很准,也反映不了罐中正式的储量是多少。量是多少。利用称重式液罐计量仪,就能解决上述问题。利用称重式液罐计量仪,就能解决上述问题。24图3-49 称重式液罐计量

    15、仪1下波纹管;2上波纹管;3液相引压管;4气相引压管;5砝码;6丝杠;7可逆电机;8编码盘;9发讯器罐顶压力罐顶压力p1p1与罐底压力与罐底压力p2p2分别引分别引入下波纹管入下波纹管1 1和上波纹管和上波纹管2.2.两两波纹管的有效面积相等,差波纹管的有效面积相等,差压产生的总作用力作用与杠压产生的总作用力作用与杠杆系统,使其失去平衡,于杆系统,使其失去平衡,于是通过发讯器、控制器、接是通过发讯器、控制器、接通电机线路,使可逆电机旋通电机线路,使可逆电机旋转,并通过丝杠转,并通过丝杠6 6带动砝码带动砝码5 5移动,直至由砝码作用于杠移动,直至由砝码作用于杠杆的力矩与差压引起的测量杆的力矩与

    16、差压引起的测量力作用于杠杆的力矩平衡时,力作用于杠杆的力矩平衡时,电机才停止转动。电机才停止转动。25n 五、称重式液罐计量仪五、称重式液罐计量仪21121MgLLAppgHpp12HKHMLAL112HAM0AMH0杠杆平衡时杠杆平衡时由于由于代入上式得代入上式得如果液罐是均匀截面如果液罐是均匀截面总储量总储量得得 K K为仪表常数为仪表常数02MAKL L L2 2与液罐内介质的总质量储量与液罐内介质的总质量储量M M0 0成正比,而与介质密度无关。成正比,而与介质密度无关。26说明:说明:1.1.如果储罐横截面积随高度而变化,一般是预先制定好表格,如果储罐横截面积随高度而变化,一般是预先

    17、制定好表格,根据砝码位移量就可以查得储存液体的质量。根据砝码位移量就可以查得储存液体的质量。2.2.由于砝码移动距离与丝杠转动圈数成比例,丝杠转动时,经由于砝码移动距离与丝杠转动圈数成比例,丝杠转动时,经减速带动编码盘减速带动编码盘8 8转动,因此编码盘的位置与砝码位置是对应转动,因此编码盘的位置与砝码位置是对应的,编码盘发出的编码信号到显示器,经译码和逻辑运算后的,编码盘发出的编码信号到显示器,经译码和逻辑运算后就可以用数字显示出来了。就可以用数字显示出来了。3.3.称重仪具有很高的精度和灵敏度。称重仪具有很高的精度和灵敏度。27第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表n 一、温度检测方法

    18、一、温度检测方法 温度不能直接测量,只能借助于冷热不同物体之间的热交换,以及物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性来加以间接测量。高温计(600)、温度计(t000(,)tAAtet tdtA为导体的汤姆逊系数,表示温差为为导体的汤姆逊系数,表示温差为11时所产生的时所产生的电动势数值。电动势数值。46在一个密闭的空间里,在一个密闭的空间里,气体分子在高温时的运气体分子在高温时的运动速度比低温时快!动速度比低温时快!温度的影响温度的影响(2 2)温差电势)温差电势定义:温差电势是同一导体的两端因其温度不同而定义:温差电势是同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电势产生的一种热电势tt0

    19、AeA(t,t0)tt000(,)tAAtet tdt由上式可知:温差电势只与导体的材料性质和两端的温由上式可知:温差电势只与导体的材料性质和两端的温度有关,与导体的长度、截面大小及温度分布无关。度有关,与导体的长度、截面大小及温度分布无关。47(3 3)热电偶回路的热电势)热电偶回路的热电势定义:热电偶回路中总的热电势应是接触电势与温差电势之和。定义:热电偶回路中总的热电势应是接触电势与温差电势之和。0000(,)()()(,)(,)ABABABBAEt tetetet tet t 接触电势温差电势下标下标A表示正电极,表示正电极,B表示负电极,由于温差电势比接触表示负电极,由于温差电势比接

    20、触电势小很多,常常把它忽略不计,这样热电偶的热电势电势小很多,常常把它忽略不计,这样热电偶的热电势可表示为:可表示为:00(,)()()ABABABEt tetetA BeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)+_+_此即热电偶测温的基本公式。当冷端温度此即热电偶测温的基本公式。当冷端温度t t0 0一定时,对于确定一定时,对于确定的热电偶来说,的热电偶来说,e eABAB(t(t0 0)为常数,因此,其总热电势为常数,因此,其总热电势E EABAB(t,t(t,t0 0)就就与温度与温度t t 成单值函数对应关系,和热电偶的长短、直径无关。成单值函数对应关系,和热电偶的长短

    21、、直径无关。只要测量出热电势大小,就能判断被测温度的高低,这就是热只要测量出热电势大小,就能判断被测温度的高低,这就是热电偶的温度测量原理。电偶的温度测量原理。48重要结论:重要结论:1.1.如果组成热电偶的两种电极材料相同,则无论热如果组成热电偶的两种电极材料相同,则无论热电偶冷、热两端的温度如何,闭合回路中的总热电电偶冷、热两端的温度如何,闭合回路中的总热电势为零;势为零;2.2.如果热电偶冷、热两端的温度相同,则无论两电如果热电偶冷、热两端的温度相同,则无论两电极材料如何,闭合回路中的总热电势也为零;极材料如何,闭合回路中的总热电势也为零;3.3.热电偶产生的热电势除了冷、热两端的温度有

    22、关热电偶产生的热电势除了冷、热两端的温度有关之外,还与电极材料有关,也就是说由不同电极材之外,还与电极材料有关,也就是说由不同电极材料制成的热电偶在相同的温度下产生的热电势是不料制成的热电偶在相同的温度下产生的热电势是不同的。同的。(,)()()=0ABABABEt tetet(,0)()(0)=0AAAAAAEt tetet(,0)(,0)ABABEt tet t49利用热电偶作为传感器来检测温利用热电偶作为传感器来检测温度时,必须在热电偶回路中引入度时,必须在热电偶回路中引入连接导线和显示仪表连接导线和显示仪表,接入导线接入导线和仪表后会不会影响回路中的热和仪表后会不会影响回路中的热电势呢

    23、?电势呢?小结小结:1.1.热电效应热电效应 (SeebeckSeebeck effect effect)2.2.热电偶的测温原理热电偶的测温原理 00(,)()()ABABABEt tetet中间导体定律中间导体定律50课外思考课外思考:塞贝克效应塞贝克效应(Seebeck effect)的反效应的反效应塞贝克效应:塞贝克效应:结论:两端温度不同时产生热电势结论:两端温度不同时产生热电势条件:两个不同的金属丝,闭合回路条件:两个不同的金属丝,闭合回路塞贝克效应的反效应塞贝克效应的反效应条件:两个不同的金属丝,闭合回路条件:两个不同的金属丝,闭合回路结论:回路中接入电源。结论:回路中接入电源。

    24、51课外思考课外思考:1834年法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各接一根铋丝,再将两根铋丝分别接到直流电源的正负极上,通电后,发现 帕尔帖效应(帕尔帖效应(Peltier effect)塞贝克效应塞贝克效应(Seebeck effect)的反效应的反效应52图3-58 热电偶测温系统连接图因为要测量毫伏信号,必须在热电偶回路中串接毫伏信号的检测仪表,因为要测量毫伏信号,必须在热电偶回路中串接毫伏信号的检测仪表,那串接的检测仪表是否会产生额外的热电势,是否会对热电偶回路产生那串接的检测仪表是否会产生额外的热电势,是否会对热电偶回路产生影响呢?影响呢?答:不会产生影响的。答:不会产生影响的。53如果

    25、断开冷端,接入第三种导体如果断开冷端,接入第三种导体C C,并保持,并保持A A和和C C、B B和和C C接触处的温度均为接触处的温度均为t t0 0,则回路中的总热电势等于各接,则回路中的总热电势等于各接点处的接触电势之和点处的接触电势之和:tABCt0t0ABtt0000(,)()()()ABCABBCCAEt tetetet当当t tt t0 0时,有时,有00000(,)()()()0ABCABBCCAEt tetetet于是可得于是可得 000(,)()()(,)ABCABABABEt tetetEt t同理还可以证明,在热电偶中接入第四种、第五同理还可以证明,在热电偶中接入第四种

    26、、第五种种导体以后,导体以后,只要接入导体的两端温度相同只要接入导体的两端温度相同,接入的导体对原热电偶回路中的热电势均没有影响。接入的导体对原热电偶回路中的热电势均没有影响。根据这一性质,可以在热电偶回路中接入各种仪表根据这一性质,可以在热电偶回路中接入各种仪表和连接导线,和连接导线,只要保证两个接点的温度相同只要保证两个接点的温度相同就可以就可以对热电势进行测量而不影响热电偶的输出。对热电势进行测量而不影响热电偶的输出。tt0ABCC毫伏计54(3 3)常用热电偶的种类)常用热电偶的种类温度每增加温度每增加时所能产生的热电势要大,而时所能产生的热电势要大,而且热电势与温度应尽可能成线性关系

    27、;且热电势与温度应尽可能成线性关系;物理稳定性要高;物理稳定性要高;化学稳定性要高;化学稳定性要高;材料组织要均匀,要有韧性,便于加工成丝;材料组织要均匀,要有韧性,便于加工成丝;复现性好,便于成批生产,而且在应用上也可保复现性好,便于成批生产,而且在应用上也可保证良好的互换性。证良好的互换性。55第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表热电偶名称热电偶名称代号代号分度号分度号热电极材料热电极材料测温范围测温范围/新新 旧旧正热电极正热电极负热电极负热电极长期使用长期使用短期使用短期使用铂铑铂铑3030-铂铑铂铑6 6铂铑铂铑1010-铂铂镍铬镍铬-镍硅镍硅镍铬镍铬-铜镍铜镍铁铁-铜镍铜镍铜

    28、铜-铜镍铜镍WRRWRRWRPWRPWRNWRNWREWREWRFWRFWRCWRCB BS SK KE EJ JT TLL-2LL-2LB-3LB-3EU-2EU-2-CKCK铂铑铂铑3030合金合金铂铑铂铑1010合金合金镍铬合金镍铬合金镍铬合金镍铬合金铁铁铜铜铂铑铂铑6 6合金合金纯铂纯铂镍硅合金镍硅合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金30030016001600-20-2013001300-50-5010001000-40-40800800-40-40700700-400-4003003001800180016001600120012009009007507503503

    29、5056(4 4)热电偶的结构)热电偶的结构普通型热电偶普通型热电偶图3-59 热电偶的结构热电极热电极绝缘管绝缘管保护套管保护套管接线盒接线盒57材 料工作温度/橡皮、绝缘漆珐琅 玻璃管石英管瓷管纯氧化铝管 80 150 500120014001700表表3-5 3-5 常用绝缘子材料常用绝缘子材料表表3-6 3-6 常用保护套管常用保护套管材 料工作温度/无缝钢管不锈钢管石英管瓷管Al2O3陶瓷管 600100012001400 1900以上(4 4)热电偶的结构)热电偶的结构58 铠装热电偶铠装热电偶铠装型热电偶是由金属套管、绝缘铠装型热电偶是由金属套管、绝缘材料(氧化镁粉)、热电偶丝一

    30、起材料(氧化镁粉)、热电偶丝一起经过复合拉伸成型,然后将端部偶经过复合拉伸成型,然后将端部偶丝焊接成光滑球状结构。丝焊接成光滑球状结构。优点优点 铠装热电偶具有动态响应快、机械强度高、抗震性好、铠装热电偶具有动态响应快、机械强度高、抗震性好、可弯曲等优点,可安装在结构较复杂的装置上,应用可弯曲等优点,可安装在结构较复杂的装置上,应用十分广泛。十分广泛。(4 4)热电偶的结构)热电偶的结构热电极 绝缘材料 金属套管热电极绝缘材料铠装型热电偶断面结构金属套管一般为铜、不锈钢、镍基高温合金等。保护套管和金属套管一般为铜、不锈钢、镍基高温合金等。保护套管和热电极之间填充绝缘材料粉末,常用的绝缘材料有氧

    31、化镁、热电极之间填充绝缘材料粉末,常用的绝缘材料有氧化镁、氧化铝等。铠装型热电偶可以做得很细,一般为氧化铝等。铠装型热电偶可以做得很细,一般为2 28mm8mm,在使用中可以随测量需要任意弯曲。在使用中可以随测量需要任意弯曲。59 快速热电偶快速热电偶测量高温熔融物体一种专用热电偶。测量高温熔融物体一种专用热电偶。热电偶的结构形式可根据它的用途和安装位置来确定。在热电偶选型时,要注意三个方面:热电极的材料;保护套管的结构,材料及耐压强度;保护套管的插入深度。(4 4)热电偶的结构)热电偶的结构 表面型热电偶表面型热电偶 专门用来测量物体表面温度的一种特殊热电偶。专门用来测量物体表面温度的一种特

    32、殊热电偶。优点优点反应速度极快、热惯性极小。60第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表图3-61 补偿导线接线图 采用一种专用导线,将热电偶的冷端延伸出来,这既采用一种专用导线,将热电偶的冷端延伸出来,这既能保证热电偶冷端温度保持不变,又经济。能保证热电偶冷端温度保持不变,又经济。它也是由两种不同性质它也是由两种不同性质的金属材料制成,在一定温的金属材料制成,在一定温度范围内(度范围内(0 0100100)与所)与所连接的热电偶具有相同的热连接的热电偶具有相同的热电特性,其材料又是廉价金电特性,其材料又是廉价金属。见左图。属。见左图。61热电偶名称热电偶名称补偿导线补偿导线工作端为工作端为

    33、100,冷端为,冷端为00时的标准热电势时的标准热电势/mV/mV正极正极负极负极材料材料颜色颜色材料材料颜色颜色铂铑铂铑10-铂铂镍铬镍铬-镍硅(镍铝)镍硅(镍铝)镍铬镍铬-铜镍铜镍铜铜-铜镍铜镍铜铜铜铜镍铬镍铬铜铜红红红红红红红红铜镍铜镍铜镍铜镍铜镍铜镍铜镍铜镍绿绿蓝蓝棕棕白白0.6450.6450.0370.0374.0954.0950.1050.1056.3176.3170.1700.1704.2774.2770.0470.047表表3-7 3-7 常用热电偶的补偿导线常用热电偶的补偿导线62 在应用热电偶测温时,只有将冷端温度保持为,或者是进行一定的修正才能得出准确的测量结果。这样做

    34、,就称为。一般采用下述几种方法。(1 1)冷端温度保持为)冷端温度保持为的方法的方法图3-61 热电偶冷端温度保持的方法(2 2)冷端温度修正方法)冷端温度修正方法 在实际生产中,冷端温度往往不是0,而是某一温度t1,这就引起测量误差。因此,必须对冷端温度进行修正。630,0,11tEttEtE某一设备的实际温度为某一设备的实际温度为t,其冷端温度为,其冷端温度为t1 1,这时测得的,这时测得的热电势为热电势为E(t,t1)。为求得实际。为求得实际t 的温度,可利用下式的温度,可利用下式进行修正,即进行修正,即 0,0,11tEtEttE因为因为由此可知,冷端温度的修正方法是把测得的热电势由此

    35、可知,冷端温度的修正方法是把测得的热电势 E(t,t1),加上热端为室温,加上热端为室温t,冷端为,冷端为00时的热电时的热电偶的热电势偶的热电势E(t1,0),才能得到实际温度下的热电,才能得到实际温度下的热电势势E(t,0)。(2 2)冷端温度修正方法)冷端温度修正方法64 用计算的方法来修正冷端温度,是指冷端温度内用计算的方法来修正冷端温度,是指冷端温度内恒定值时对测温的影响。该方法只适用于实验室或临恒定值时对测温的影响。该方法只适用于实验室或临时测温,在连续测量中显然是不实用的。时测温,在连续测量中显然是不实用的。(2 2)冷端温度修正方法)冷端温度修正方法65VEtEtE687831

    36、801669820,3030,0,VE18010,30例例6 6 用镍铬用镍铬-铜镍热电偶测量某加热炉的温度。铜镍热电偶测量某加热炉的温度。测得的热电势测得的热电势E(t,t1)66982V,而自由端,而自由端的温度的温度t130,求被测的实际温度。求被测的实际温度。解解由附录三可以查得 则再查附录三可以查得再查附录三可以查得6878368783VV对应的温度为对应的温度为900900。(2 2)冷端温度修正方法)冷端温度修正方法66 由于热电偶所产生的热电势与温度之间的关系都是非线性由于热电偶所产生的热电势与温度之间的关系都是非线性的(当然各种热电偶的非线性程度不同),因此在自由端的温的(当

    37、然各种热电偶的非线性程度不同),因此在自由端的温度不为零时,将所测得热电势对应的温度值加上自由端的温度,度不为零时,将所测得热电势对应的温度值加上自由端的温度,并不等于实际的被测温度。并不等于实际的被测温度。譬如在上例中,测得的热电势为譬如在上例中,测得的热电势为6698266982V,由,由附录三可查附录三可查得对应温度为得对应温度为876.6876.6,如果再加上自由端温度,如果再加上自由端温度3030,则为,则为906.6906.6,这与实际被测温度有一定误差。其实际热电势与温,这与实际被测温度有一定误差。其实际热电势与温度之间的非线性程度越严重,则误差就越大。度之间的非线性程度越严重,

    38、则误差就越大。(2 2)冷端温度修正方法)冷端温度修正方法(3 3)校正仪表零点法)校正仪表零点法 若采用测温元件为热电偶时,要使测温时指示值不若采用测温元件为热电偶时,要使测温时指示值不偏低,可预先将仪表指针调整到相当于室温的数值上。偏低,可预先将仪表指针调整到相当于室温的数值上。注意:注意:室温也变化,只能在测温要求不太高的场合下应用。室温也变化,只能在测温要求不太高的场合下应用。67t+RcuER1R2R3+ab 00tt0(,)E t t0(,)E t t+是仪表中最常用的一种处理方法,是仪表中最常用的一种处理方法,它利用不平衡电桥产生的电压来它利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶因冷

    39、端温度的变化而补偿热电偶因冷端温度的变化而引起热电势的变化引起热电势的变化如图,电桥由如图,电桥由R R1 1、R R2 2、R R3 3(均为锰铜电阻)和(均为锰铜电阻)和R RCuCu(热敏铜电(热敏铜电阻)组成。阻)组成。在设计的冷端温度(例如在设计的冷端温度(例如t t0 000)下,满足)下,满足R R1 1R R2 2,R R3 3R RCuCu,这时电桥平衡,无电压输出,即这时电桥平衡,无电压输出,即U Uabab=0=0,回路中的输出电势就,回路中的输出电势就是热电偶产生的热电势是热电偶产生的热电势当冷端温度由当冷端温度由t t0 0变化到变化到tt0 0时,不妨设时,不妨设t

    40、t0 0 t t0 0,热电偶输出,热电偶输出的热电势减小,但电桥中的热电势减小,但电桥中R RCuCu随温度的上升而增大,于是电桥随温度的上升而增大,于是电桥两端会产生一个不平衡电压两端会产生一个不平衡电压U Uabab(t(t0 0)(4 4)补偿电桥法)补偿电桥法68t+RcuER1R2R3+ab 00tt0(,)E t t0(,)E t t+此时回路中输出的热电势为此时回路中输出的热电势为:经过设计,可使电桥的不平衡电压经过设计,可使电桥的不平衡电压等于因冷端温度变化引起的热电势等于因冷端温度变化引起的热电势变化,即变化,即00(,)()abE t tUt于是实现了冷端温度的自动补偿。

    41、于是实现了冷端温度的自动补偿。实际的补偿电桥一般是按实际的补偿电桥一般是按t t0 02020设计的,即设计的,即t t0 02020时,时,补偿电桥平衡无电压输出。补偿电桥平衡无电压输出。000(,)()(,)abE t tUtE t t(4 4)补偿电桥法)补偿电桥法69 由于电桥是在由于电桥是在2020时平衡时平衡的,所以采用这种补偿电桥时的,所以采用这种补偿电桥时须把仪表的机械零位预先调到须把仪表的机械零位预先调到2020处。如果补偿电桥是在处。如果补偿电桥是在00时平衡设计的(时平衡设计的(DDZ-DDZ-型型温度变送器中的补偿电桥),温度变送器中的补偿电桥),则仪表零位应调在则仪表

    42、零位应调在00处。处。(4 4)补偿电桥法)补偿电桥法t+RcuER1R2R3+ab 00tt0(,)E t t0(,)E t t+图362 电桥补偿法70(5 5)补偿热电偶法)补偿热电偶法图3-63 补偿热电偶连接线路 在实际生产中,为了节省补偿导线和投资费用,常用多支热电偶而配用一台测温仪表。71第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表n 三、热电阻温度计三、热电阻温度计 是由热电阻(感温元件),显示仪表(不平衡电桥或平衡电桥)以及连接导线所组成。图3-64 热电阻温度计 在工业应用中,热电偶一般适用于测量在工业应用中,热电偶一般适用于测量500500以上的以上的较高温度。对于较高温度

    43、。对于500500以下的中、低温度,热电偶输出的以下的中、低温度,热电偶输出的热电势很小,这对二次仪表的放大器、抗干扰措施等的要热电势很小,这对二次仪表的放大器、抗干扰措施等的要求就很高,否则难以实现精确测量;而且,在较低的温度求就很高,否则难以实现精确测量;而且,在较低的温度区域,冷端温度的变化所引起的相对误差也非常突出。所区域,冷端温度的变化所引起的相对误差也非常突出。所以测量中、低温度,一般使用热电阻温度测量仪表较为合以测量中、低温度,一般使用热电阻温度测量仪表较为合适。适。72010ttRRtt 对于呈线性特性的电阻来说,其电阻值与温度关系对于呈线性特性的电阻来说,其电阻值与温度关系如

    44、下式如下式 tRRRRtttt00 热电阻温度计适用于测量热电阻温度计适用于测量-200-200+500+500范围内液体、范围内液体、气体、蒸汽及固体表面的温度。气体、蒸汽及固体表面的温度。利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性(电阻温度效应)来进行温度测量的。(电阻温度效应)来进行温度测量的。n 三、热电阻温度计三、热电阻温度计式中,式中,为温度为温度t t时对应的电阻值时对应的电阻值 为温度为温度t t0 0(通常通常t t0 00 0)时对应的电阻值时对应的电阻值 为温度系数。为温度系数。tR0tR73 电阻温度系数、电阻率要大;电阻温度系

    45、数、电阻率要大;热容量要小;热容量要小;在整个测温范围内,应具有稳定的物理、化学性质在整个测温范围内,应具有稳定的物理、化学性质和良好的复制性;和良好的复制性;电阻值随温度的变化关系,最好呈线性电阻值随温度的变化关系,最好呈线性。n 三、热电阻温度计三、热电阻温度计743201CtBtAtRRt(1 1)铂电阻)铂电阻CCCBCA/1022.4,/10850.5,/10950.32273在0650的温度范围内,铂电阻与温度的关系为由实验求得 工业上常用的铂电阻有两种,一种是工业上常用的铂电阻有两种,一种是R010,对应分,对应分度号为度号为Pt10。另一种是。另一种是R0100,对应分度号为,

    46、对应分度号为Pt100。n 三、热电阻温度计三、热电阻温度计75(2 2)铜电阻)铜电阻 金属铜易加工提纯,价格便宜;它的电阻温度系数很大,且电阻与温度呈线性关系;在测温范围为-50+150内,具有很好的稳定性。CttRRt/1025.41300 在-50+150的范围内,铜电阻与温度的关系是线性的。即 工业上常用的铜电阻有两种,一种是R050,对应的分度号为Cu50。另一种是R0100,对应的分度号为Cu100。n 三、热电阻温度计三、热电阻温度计76 主要由电阻体、保护套管和接线盒等主要部件所组成。图3-65 热电阻的支架形状(已绕电阻丝)将电阻体预先拉制成型并与绝缘材料和保护套管连成一体

    47、。将热电阻材料通过真空镀膜法,直接蒸镀到绝缘基底上。77ER1R2R3iUtRtRsI*istUIRtRiRrr2itRRr78ER1R2R3iUtRIIrrr33()()()iABCBttUUUI RrI RrI RR3RtRsI*istUIR 79第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表n 四、电动温度变送器四、电动温度变送器是是DDZ-系列电动单元系列电动单元组合式检测调节仪表中的一个主要单元。它既可与各种类组合式检测调节仪表中的一个主要单元。它既可与各种类型的热电偶、热电阻配套使用,又可与具有毫伏输出的各型的热电偶、热电阻配套使用,又可与具有毫伏输出的各种变送器配合,并且输出种变送器

    48、配合,并且输出4 420mA,20mA,和和1 15V5V的统一标准信的统一标准信号。然后,它和显示单元、控制单元配合,实现对温度或号。然后,它和显示单元、控制单元配合,实现对温度或温差及其他各种参数进行显示、控制。温差及其他各种参数进行显示、控制。80第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 线路上采用了安全火花型防爆措施,可以实现对危险场线路上采用了安全火花型防爆措施,可以实现对危险场合中的温度或毫伏信号进行测量。合中的温度或毫伏信号进行测量。在热电偶和热电阻的温度变送器中采用了线性化机构,在热电偶和热电阻的温度变送器中采用了线性化机构,从而使变送器的输出信号和温度间呈线性关系。从而使变

    49、送器的输出信号和温度间呈线性关系。在线路中,由于使用了集成电路,这样使该变送器具有在线路中,由于使用了集成电路,这样使该变送器具有良好的可靠性、稳定性等各种技术性能。良好的可靠性、稳定性等各种技术性能。81 热电偶温度变送器;热电偶温度变送器;热电阻温度变送器;热电阻温度变送器;直流毫伏变送器。直流毫伏变送器。图3-66 热电偶温度变送器的结构方框图热电偶温度变送器与热电偶配合使用,将温度转换成热电偶温度变送器与热电偶配合使用,将温度转换成4 420mA20mA和和1 15V5V的统一标准信号。然后与显示仪表和控制仪表配合,的统一标准信号。然后与显示仪表和控制仪表配合,实现对温度的显示或控制。

    50、其结构分为输入桥路、放大电路实现对温度的显示或控制。其结构分为输入桥路、放大电路及反馈电路。及反馈电路。82 冷端温度补偿、调整零点。冷端温度补偿、调整零点。电路中的电路中的RCuRCu是用铜线绕制的,与热电偶的冷端安装在一起,是用铜线绕制的,与热电偶的冷端安装在一起,当冷端温度变化时,电桥会输出不平衡电压,以此来补偿冷当冷端温度变化时,电桥会输出不平衡电压,以此来补偿冷端温度变化引起的热电势的减少。应当注意,由于热电偶的端温度变化引起的热电势的减少。应当注意,由于热电偶的温度特性是非线性的,而铜电阻的特性却接近线性,这种补温度特性是非线性的,而铜电阻的特性却接近线性,这种补偿是近似的。偿是近

    展开阅读全文
    提示  163文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    关于本文
    本文标题:化工仪表第3章2.ppt
    链接地址:https://www.163wenku.com/p-5634324.html

    Copyright@ 2017-2037 Www.163WenKu.Com  网站版权所有  |  资源地图   
    IPC备案号:蜀ICP备2021032737号  | 川公网安备 51099002000191号


    侵权投诉QQ:3464097650  资料上传QQ:3464097650
       


    【声明】本站为“文档C2C交易模式”,即用户上传的文档直接卖给(下载)用户,本站只是网络空间服务平台,本站所有原创文档下载所得归上传人所有,如您发现上传作品侵犯了您的版权,请立刻联系我们并提供证据,我们将在3个工作日内予以改正。

    163文库