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常見溫度儀表工作原理及安裝注意事項
閱讀：615 發(fā)布時間：2023-12-26雙金屬溫度計的工作原理是利用二種不同溫度膨脹系數(shù)的金屬，為提高測溫靈敏度，通常將金屬片制成螺旋卷形狀，當多層金屬片的溫度改變時，各層金屬膨脹或收縮量不等，使得螺旋卷卷起或松開。
由于螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由轉動的指針相連，因此，當雙金屬片感受到溫度變化時，指針即可在一圓形分度標尺上指示出溫度來。
這種儀表的測溫范圍一般在-80℃～+500℃間，允許誤差均為標尺量程的1.5%左右。
普通雙金屬溫度計、耐震型雙金屬溫度計、電節(jié)點雙金屬溫度計。
按雙金屬溫度計指針盤與保護管的連接方向可以把雙金屬溫度計分成軸向型、徑向型、135°向型和萬向型四種。
①軸向型雙金屬溫度計：指針盤與保護管垂直連接。
②徑向型雙金屬溫度計：指針盤與保護管平行連接。
③135°向型雙金屬溫度計：指針盤與保護管成135°連接。
④萬向型雙金屬溫度計：指針盤與保護管連接角度可任意調(diào)整。
在選用雙金屬溫度計時要充分考慮實際應用環(huán)境和要求，如表盤直徑、精度等級、安裝固定方式、被測介質(zhì)種類及環(huán)境危險性等。除此之外，還要重視性價比和維護工作量等因素。
此外，雙金屬溫度計在使用過程中應注意以下幾點：
A、雙金屬溫度計保護管浸入被測介質(zhì)中長度必須大于感溫元件的長度，一般浸入長度大于100mm,0-50℃量程的浸入長度大于150mm，以保證測量的準確性。
B、各類雙金屬溫度計不宜用于測量敞開容器內(nèi)介質(zhì)的溫度，帶電接點溫度計不宜在工作震動較大的場合的控制回路中使用。
C、雙金屬溫度計在保管、使用安裝及運輸中，應避免碰撞保護管，切勿使保護管彎曲變型及將表當扳手使用。
D、溫度計在正常使用的情況下應予定期檢驗。一般以每隔六個月為宜。電接點溫度計不允許在強烈震動下工作，以免影響接點的可靠性。
E、儀表經(jīng)常工作的溫度最好能在刻度范圍的1/3～2/3處。
壓力式溫度計的原理是基于密閉測溫系統(tǒng)內(nèi)蒸發(fā)液體的飽和蒸氣壓力和溫度之間的變化關系，而進行溫度測量的。當溫包感受到溫度變化時，密閉系統(tǒng)內(nèi)飽和蒸氣產(chǎn)生相應的壓力，引起彈性元件曲率的變化，使其自由端產(chǎn)生位移，再由齒輪放大機構把位移變?yōu)橹甘局怠?/span>
壓力式溫度計由敏感元件溫包，傳壓毛細管和彈簧管壓力表組成。
若給系統(tǒng)充以氣體，如氮氣，稱為充氣式壓力式溫度計，測溫上限可達500℃，壓力與溫度的關系接近于線性，但是溫包體積大，熱慣性大。
若充以液體，如二甲苯、甲醇等，溫包小些，測溫范圍分別為－40℃～200℃和－40℃～170℃，
若充以低沸點的液體，其飽和汽壓應隨被測溫度而變，如丙酮，用于50℃～200℃。但由于飽和汽壓和飽和汽溫呈非線性關系，故溫度計刻度是不均勻的。
特點：
必須將溫包全部浸入被測介質(zhì)；毛細管最長不超過60m；儀表精度低，但使用簡便，而且抗震動。
熱電阻的測溫原理是基于導體或半導體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度或者與溫度有關的參數(shù)。
絕大多數(shù)金屬的電阻值隨溫度而變化，溫度越高電阻越大，即具有正的電阻溫度系數(shù)。而大多數(shù)半導體材料具有負的電阻溫度系數(shù)，即溫度越高電阻越小。
1、在測溫范圍內(nèi)化學和物理性能穩(wěn)定；
2、復現(xiàn)性好；
3、電阻溫度系數(shù)大，以得到高靈敏度；
4、電阻率大，可以得到小體積元件；
5、電阻溫度特性盡可能接近線性；
6、價格低廉。
常用熱電阻原件：
常用的熱電阻元件有：鉑熱電阻、銅熱電阻、半導體熱敏電阻。
鉑熱電阻采用高純度鉑絲繞制而成，具有測溫精度高、性能穩(wěn)定、復現(xiàn)性好、抗氧化等優(yōu)點，因此在基準、實驗室和工業(yè)中被廣泛應用。但其在高溫下容易被還原性氣氛所污染，使鉑絲變脆，改變其電阻溫度特性，所以需用套管保護方可使用。鉑絲純度是決定溫度計精度的關鍵。鉑絲純度越高其穩(wěn)定性越高、復現(xiàn)性越好、測溫精度也越高。
銅熱電阻的電阻值與溫度近于呈線性關系，電阻溫度系數(shù)也較大，且價格便宜，所以在一些測量精度要求不是很高的情況下，就常采用銅熱電阻。但其在高于100℃的氣氛中易被氧化，故多用于測量－50～150℃溫度范圍。
半導體熱敏電阻優(yōu)點:負電阻溫度系數(shù)大，因此靈敏度高。電阻率大，可作成體積小而電阻值大的電阻元件，這就使之具有熱慣性小和可測量點溫度或動態(tài)溫度。缺點：同種半導體熱敏電阻的電阻溫度特性分散性大，非線性嚴重，元件性能不穩(wěn)定，因此互換性差、精度較低。
熱電阻連接方式：
二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導線來引出電阻信號的方式叫二線制，這種引線方法很簡單，但由于連接導線必然存在引線電阻R，R大小與導線的材質(zhì)和長度的因素有關，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，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的常用的。
四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導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消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。
對熱電阻的安裝，應注意有利于測溫準確，安全可靠及維修方便，而且不影響設備運行和生產(chǎn)操作。在選擇對熱電阻的安裝部位和插入深度時要注意以下幾點：
1、為了使熱電阻的測量端與被測介質(zhì)之間有充分的熱交換，應合理選擇測點位置，盡量避免在閥門，彎頭及管道和設備的死角附近裝設熱電阻。
2、帶有保護套管的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阻，一般都應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，那熱電阻插入深度應選擇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)，為了減小保護套對流體的阻力和防止保護套在流體作用下發(fā)生斷裂，可采取保護管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護套管，其插入主蒸汽管道的深度應不小于75mm；熱套式熱電阻的標準插入深度為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，熱電阻插入深度1m即可。
4）當測量原件插入深度超過1m時，應盡可能垂直安裝,或加裝支支撐架和保護套管。
兩種不同成份的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當接合點的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。
首先熱電偶和熱電阻的安裝應盡可能保持垂直，以防止保護套管在高溫下產(chǎn)生變形，但在有流速的情況下，則必須迎著被測介質(zhì)的流向插入，以保證測溫元件與流體的充分接觸以保證其測量精度。
另外熱電偶和熱電阻應盡量安裝在有保護層的管道內(nèi)，以防止熱量散失。其次當熱電偶和熱電阻傳感器安裝在負壓管道中時，必須保證測量處具有良好的密封性，以防止外界冷空氣進入，使讀數(shù)偏低。
當熱電偶和熱電阻傳感器安裝在戶外時，熱電偶和熱電阻傳感器的接線盒面蓋應向上，入線口應向下，以避免雨水或灰塵進入接線盒，而損壞熱電偶和熱電阻接線盒內(nèi)的接線影響其測量精度。
應經(jīng)常檢查熱電偶和熱電阻溫度計各處的接線情況，特別是熱電偶溫度計由于其補償導線的材料硬度較高，非常容易從接線柱脫離造成斷路故障，因此要接線良好不要過多碰動溫度計的接線并經(jīng)常檢查，以獲得正確的測量溫度。
熱電偶安裝時應放置在盡可能靠近所要測的溫度控制點。為防止熱量沿熱電偶傳走或防止保護管影響被測溫度，熱電偶應浸入所測流體之中，深度至少為直徑的10倍。當測量固體溫度時，熱電偶應當頂著該材料或與該材料緊密接觸。為了使導熱誤差減至最小，應減小接點附近的溫度梯度。
當用熱電偶測量管道中的氣體溫度時，如果管壁溫度明顯地較高或較低，則熱電偶將對之輻射或吸收熱量，從而顯著改變被測溫度。這時，可以用一輻射屏蔽罩來使其溫度接近氣體溫度，采用所謂的屏罩式熱電偶。
選擇測溫點時應具有代表性，例如測量管道中流體溫度時，熱電偶的測量端應處于管道中流速最大處。一般來說，熱電偶的保護套管末端應越過流速中心線。
玻璃液體溫度計采用熱脹冷縮效應的測溫原理：當溫度變化時，玻璃球中的液體體積會發(fā)生膨脹或收縮，使進入毛細管中的液柱高度發(fā)生變化，從刻度上可指示出溫度的變化。
溫度表的刻度分辨力高低與溫度表的靈敏度有關，靈敏度大，則溫度表的刻度分辨力高。要提高溫度表的靈敏度，可增大測溫液的體積或減小毛細管的直徑。但增大測溫液的體積，不易于與被測物質(zhì)取得熱平衡，造成較大的滯后誤差，且容易使球部產(chǎn)生變形；而減小毛細管直徑則會使毛細管不易加工均勻，造成液柱上升不均勻，影響測量準確性。因此，應取適當?shù)撵`敏度。
另外，溫度表的靈敏度還與測溫液和玻璃的熱膨脹系數(shù)之差有關，且成正比。一般均選取熱膨脹系數(shù)較大的液體作為測溫液，而玻璃的熱膨脹系數(shù)應盡可能的小。常用的測溫液有水銀和酒精。
主要產(chǎn)生誤差的原因：
（1）零點永遠位移
（2）球部暫時變形
（3）壓力變化
（4）刻度不準確
（5）讀數(shù)方法不正確
（6）熱滯效應
（7）酒精溫度表產(chǎn)生誤差的特殊原因
（8）最高溫度表產(chǎn)生誤差的特殊原因