8大溫度儀表工作原理及安裝注意事項(xiàng)!

本文主要針對(duì)化工儀表常用的8大溫度儀表進(jìn)行講解，從工作原理，到安裝要求，以及產(chǎn)品選型和使用過程中應(yīng)該注意的問題，及儀表的組成，詳細(xì)的闡述了常見的8大溫度儀表，為儀表人在后期工作中提供理論和經(jīng)驗(yàn)幫助!

雙金屬溫度計(jì)

工作原理:

雙金屬溫度計(jì)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(cè)溫靈敏度，通常將金屬片制成螺旋卷形狀，當(dāng)多層金屬片的溫度改變時(shí)，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(zhuǎn)動(dòng)的指針相連，因此，當(dāng)雙金屬片感受到溫度變化時(shí)，指針即可在一圓形分度標(biāo)尺上指示出溫度來。

這種儀表的測(cè)溫范圍一般在-80℃~+500℃間，允許誤差均為標(biāo)尺量程的1.5%左右。

分類:

普通雙金屬溫度計(jì)、耐震型雙金屬溫度計(jì)、電節(jié)點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)。

按雙金屬溫度計(jì)指針盤與保護(hù)管的連接方向可以把雙金屬溫度計(jì)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(jì):指針盤與保護(hù)管垂直連接，

②徑向型雙金屬溫度計(jì):指針盤與保護(hù)管平行連接，

③135°向型雙金屬溫度計(jì):指針盤與保護(hù)管成135°連接:

④萬向型雙金屬溫度計(jì):指針盤與保護(hù)管連接角度可任意調(diào)整。

選型與使用:

在選用雙金屬溫度計(jì)時(shí)要充分考慮實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和要求，如表盤直徑、精度等級(jí)、安裝固定方式、被測(cè)介質(zhì)種類及環(huán)境危險(xiǎn)性等。除此之外，還要重視性價(jià)比和維護(hù)工作量等因素。

此外，雙金屬溫度計(jì)在使用過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

雙金屬溫度計(jì)保護(hù)管浸入被測(cè)介質(zhì)中長度必須大于感溫

A、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(cè)量的準(zhǔn)確性。

B、各類雙金屬溫度計(jì)不宜用于測(cè)量敞開容器內(nèi)介質(zhì)的溫度，帶電接點(diǎn)溫度計(jì)不宜在工作震動(dòng)較大的場(chǎng)合的控制回路中使用。

C、雙金屬溫度計(jì)在保管、使用安裝及運(yùn)輸中，應(yīng)避免碰保護(hù)管，切勿使保護(hù)管彎曲變型及將表當(dāng)扳手使用。

D、溫度計(jì)在正常使用的情況下應(yīng)予定期檢驗(yàn)。一般以每隔六個(gè)月為宜。電接點(diǎn)溫度計(jì)不允許在強(qiáng)烈震動(dòng)下工作，以免影響接點(diǎn)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(jì)

工作原理:

壓力式溫度計(jì)的原理是基于密閉測(cè)溫系統(tǒng)內(nèi)慈發(fā)液體的飽和蒸氣壓力和溫度之間的變化關(guān)系，而進(jìn)行溫度測(cè)量的。當(dāng)溫包感受到溫度變化時(shí)，密閉系統(tǒng)內(nèi)飽和蒸氣產(chǎn)生相應(yīng)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(jī)構(gòu)把位移變?yōu)橹甘局怠?br/>

組成及分類:

壓力式溫度計(jì)由敏感元件溫包，傳壓毛細(xì)管和彈簧管壓力表組成。

若給系統(tǒng)充以氣體，如氮?dú)猓Q為充氣式壓力式溫度計(jì)，測(cè)溫上限可達(dá)500℃，壓力與溫度的關(guān)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(cè)溫范圍分別為-40℃~200℃和-40℃~170℃

若充以低沸點(diǎn)的液體，其飽和汽壓應(yīng)隨被測(cè)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(guān)系，故溫度計(jì)刻度是不均勻的。

特點(diǎn):

必須將溫包全部浸入被測(cè)介質(zhì);毛細(xì)管最長不超過60m;儀表精度低，但使用簡(jiǎn)便，而且抗震動(dòng)。

電阻式溫度計(jì)

工作原理:

熱電阻的測(cè)溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測(cè)量溫度或者與溫度有關(guān)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(dǎo)體材料具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，即溫度越高電阻越小。

組成材料要求：

1、在測(cè)溫范圍內(nèi)化學(xué)和物理性能穩(wěn)定；

2、復(fù)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(jià)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(dǎo)體熱敏電阻。

鉑熱電阻采用高純度鉑絲繞制而成，具有測(cè)溫精度高、性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，因此在基準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)中被廣泛應(yīng)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(hù)方可使用。鉑絲純度是決定溫度計(jì)精度的關(guān)鍵。鉑絲純度越高其穩(wěn)定性越高、復(fù)現(xiàn)性越好、測(cè)溫精度也越高。

銅熱電阻的電阻值與溫度近于呈線性關(guān)系，電阻溫度系數(shù)也且價(jià)格便宜，所以在一些測(cè)量精度要求不是很高的情較大，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(cè)量-50~150℃溫度范圍。

半導(dǎo)體熱敏電阻優(yōu)點(diǎn):負(fù)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(cè)量點(diǎn)溫度或動(dòng)態(tài)溫度。缺點(diǎn):同種半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻溫度特性分散性大，非線性嚴(yán)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(dǎo)線來引出電阻信號(hào)的方式叫二線制，這種引線方法很簡(jiǎn)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(cè)量精度較低的場(chǎng)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)過程控制中的最·常用的。

四線制:在熱電阻的根部?jī)啥烁鬟B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1，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表?？梢娺@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(cè)。

安裝要求:

對(duì)熱電阻的安裝，應(yīng)注意有利于測(cè)溫準(zhǔn)確，安全可靠及維修方便，而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作。在選擇對(duì)熱電阻的安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn):

1、為了使熱電阻的測(cè)量端與被測(cè)介質(zhì)之間有充分的熱交換，應(yīng)合理選擇測(cè)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)熱電阻。

2、帶有保護(hù)套管的熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測(cè)量誤差，熱電偶和熱電阻應(yīng)該有足夠的插入深度:

1)對(duì)于測(cè)量管道中心流體溫度的熱電阻，一般都應(yīng)將其測(cè)量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)。如被測(cè)流體的管道直徑是200毫米，那熱電阻插入深度應(yīng)選擇100毫米;

2)對(duì)于高溫高壓和高速流體的溫度測(cè)量(如主蒸汽溫度)，為了減小保護(hù)套對(duì)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)管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護(hù)套管，其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm;熱套式熱電阻的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100mm。

3)假如需要測(cè)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(dāng)測(cè)量原件插入深度超過1m時(shí)，應(yīng)盡可能垂直安裝,或加裝支支撐架和保護(hù)套管。

熱電偶溫度計(jì)

工作原理:

兩種不同成份的導(dǎo)體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測(cè)量的，其中，直接用作測(cè)量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(也稱為測(cè)量端)，另一端叫做冷端(也稱為補(bǔ)償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。

安裝要求:

首先熱電偶和熱電阻的安裝應(yīng)盡可能保持垂直，以防止保護(hù)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(cè)介質(zhì)的流向插入，以保證測(cè)溫元件與流體的充分接觸以保證其測(cè)量精度

另外熱電偶和熱電阻應(yīng)盡量安裝在有保護(hù)層的管道內(nèi)，以防止熱量散失。其次當(dāng)熱電偶和熱電阻傳感器安裝在負(fù)壓管道中時(shí)，必須保證測(cè)量處具有良好的密封性，以防止外界冷空氣進(jìn)入，使讀數(shù)偏低。

當(dāng)熱電偶和熱電阻傳感器安裝在戶外時(shí)，熱電偶和熱電阻傳感器的接線盒面蓋應(yīng)向上，入線口應(yīng)向下，以避免雨水或灰塵進(jìn)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(cè)量精度。

應(yīng)經(jīng)常檢查熱電偶和熱電阻溫度計(jì)各處的接線情況，特別是熱電偶溫度計(jì)由于其補(bǔ)償導(dǎo)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(dòng)溫度計(jì)的接線并經(jīng)常檢查，以獲得正確的測(cè)量溫度。

熱電偶安裝時(shí)應(yīng)放置在盡可能靠近所要測(cè)的溫度控制點(diǎn)。為防止熱量沿?zé)犭娕紓髯呋蚍乐贡Ｗo(hù)管影響被測(cè)溫度，熱電偶應(yīng)浸入所測(cè)流體之中，深度至少為直徑的10倍。當(dāng)測(cè)量固體溫度時(shí)，熱電偶應(yīng)當(dāng)頂著該材料或與該材料緊密接觸。為了使導(dǎo)熱誤差減至最小，應(yīng)減小接點(diǎn)附近的溫度梯度。

當(dāng)用熱電偶測(cè)量管道中的氣體溫度時(shí)，如果管壁溫度明顯地較高或較低，則熱電偶將對(duì)之輻射或吸收熱量，從而顯著改變被測(cè)溫度。這時(shí)，可以用一輻射屏蔽置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(cè)溫點(diǎn)時(shí)應(yīng)具有代表性，例如測(cè)量管道中流體溫度時(shí)熱電偶的測(cè)量端應(yīng)處于管道中流速最·大處。一般來說，熱電偶的保護(hù)套管末端應(yīng)越過流速中心線。

玻璃管液體溫度計(jì)

工作原理:

玻璃液體溫度計(jì)采用熱脹冷縮效應(yīng)的測(cè)溫原理:當(dāng)溫度變化時(shí)，玻璃球中的液體體積會(huì)發(fā)生膨脹或收縮，使進(jìn)入毛細(xì)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(guān)，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(cè)溫液的體積或減小毛細(xì)管的直徑。但增大測(cè)溫液的體積，不易于與被測(cè)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(xì)管直徑則會(huì)使毛細(xì)管不易加工均勻，造成液柱上升不均勻，影響測(cè)量準(zhǔn)確性。因此，應(yīng)取適當(dāng)?shù)撵`敏度。

另外，溫度表的靈敏度還與測(cè)溫液和玻璃的熱膨脹系數(shù)之差有關(guān)，且成正比。一般均選取熱膨脹系數(shù)較大的液體作為測(cè)溫液，而玻璃的熱膨脹系數(shù)應(yīng)盡可能的小。常用的測(cè)溫液有水銀和酒精。

主要產(chǎn)生誤差的原因:

(1)零點(diǎn)永遠(yuǎn)位移

(2)球部暫時(shí)變形

(3)壓力變化

(4)刻度不準(zhǔn)確

(5)讀數(shù)方法不正確

(6)熱滯效應(yīng)

(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

溫度變送器

工作原理:

溫度電流變送器是把溫度傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)，連接到二次儀表上，從而顯示出對(duì)應(yīng)的溫度。溫度變送器采用熱電偶、熱電阻作為測(cè)溫元件，從測(cè)溫元件輸出信號(hào)送到變送器模塊，經(jīng)過穩(wěn)壓濾波、運(yùn)算放大、非線性校正、V/轉(zhuǎn)換、恒流及反向保護(hù)等電路處理后，轉(zhuǎn)換成與溫度成線性關(guān)系的4~20mA電流信號(hào)輸出。

安裝要求:

安裝前，檢查配件是否齊全，緊固件有無松動(dòng),將天線擰緊。

2、安裝時(shí)，注意輕拿輕放，切勿敲、摔。將天線擰緊后即可正常工作

3、安裝后，加電后，禁止非操作人員打開前蓋，如操作人員誤操作后，嚴(yán)禁保存，斷電后重新開啟即可。

主要產(chǎn)生誤差的原因:

被測(cè)介質(zhì)溫度升高或者降低時(shí)變送器輸出沒有變化，這種情況大多是溫度變送器密封的問題，可能是由于溫度變送器沒有密封好或者是在焊接的時(shí)候不小心將傳感器焊了個(gè)小洞，這種情況一般需要更換變送器外殼才能解決。

輸出信號(hào)不穩(wěn)定，這種原因是溫度源本事的原因，溫度源本事就是一個(gè)不穩(wěn)定的溫度，如果是儀表顯示不穩(wěn)定，那就是儀表的抗干擾能力不強(qiáng)的原因。

變送器輸出誤差大，這種情況原因就比較多，可能是選用的溫度變送器的電阻絲不對(duì)導(dǎo)致量程錯(cuò)誤，也有可以能是變送器出廠的時(shí)候沒有標(biāo)定好。

溫度開關(guān)

工作原理:

溫度開關(guān)是一種用雙金屬片作為感溫元件的溫度開關(guān)，電器正常工作時(shí)，雙金屬片處于自由狀態(tài)，觸點(diǎn)處于閉合/斷開狀態(tài)，當(dāng)溫度升高至動(dòng)作溫度值時(shí)，雙金屬元件受熱產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而迅速動(dòng)作，打開/閉合觸點(diǎn)，切斷/接通電路，從而起到熱保護(hù)作用。當(dāng)漸度降到重定溫度時(shí)觸點(diǎn)自動(dòng)閉合/斷開，恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

安裝要求:

1、采用接觸感溫式安裝時(shí)，應(yīng)使金屬蓋面貼緊被控器具的安裝面，為確保感溫效果，應(yīng)在感溫表面涂上導(dǎo)熱硅脂或其他性能類似的導(dǎo)熱介質(zhì)。

2、安裝時(shí)不可把蓋面頂部壓塌、松動(dòng)或變形，以免影響性能

3、不能讓液體滲入控溫器內(nèi)部，不得使外殼出現(xiàn)裂紋，不得隨意改變外接端子的形狀。

4、產(chǎn)品在不大于5A電流的電路中使用，應(yīng)選擇銅芯截面為0.5-1mm2導(dǎo)線連接:不大于10A電流的電路中使用，應(yīng)選擇銅芯截面為0.75-1.5mm2導(dǎo)線連接。

5、產(chǎn)品應(yīng)在相對(duì)濕度小于90[[%1，環(huán)境溫度40℃以下通風(fēng)、潔凈、干燥、無腐蝕性氣體的倉庫中存放。

光學(xué)、輻射式高溫計(jì)

工作原理:

輻射高溫計(jì)是根據(jù)物體在整個(gè)波長范圍內(nèi)的輻射能量與其溫度之間的函數(shù)關(guān)系設(shè)計(jì)制造的，用輻射感溫器作為一次儀表，電子電位差計(jì)作為二次儀表，它屬于透鏡聚焦式感溫器，具有鋁合金外殼，前部是物鏡，殼體內(nèi)裝有熱電堆補(bǔ)償光欄，在靠緊熱電堆的視場(chǎng)光欄上有一塊調(diào)檔板，檔板的作用是調(diào)節(jié)照射到熱電堆上的輻射能量，使產(chǎn)品具有統(tǒng)一的分度值，在可拆卸的后蓋板上裝有目鏡，借以觀察被測(cè)物體的影像。

輻射感溫器把被測(cè)物體的輻射能，經(jīng)過透鏡聚焦在熱敏元件上，熱敏元件把輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡妳?shù)，由已知的熱電勢(shì)與物體溫度之間的關(guān)系通過二次儀表測(cè)出熱電勢(shì)，顯示出溫度值，這個(gè)溫度值須用物體的全輻射黑體系數(shù)予以校正或用鉑銠10-鉑熱電偶直接插入高溫鹽浴爐中配以直流電位差計(jì)測(cè)量溫度，然后與儀表顯示溫度對(duì)比，用以校準(zhǔn)高溫計(jì)測(cè)量溫度的準(zhǔn)確程度。

光纖溫度計(jì)，光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱光纖:它以高速、高可靠性傳送大量信息，具有不受電磁干擾、絕緣性好、安全防、損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、直徑細(xì)、重量輕、可撓曲和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用到信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域.目前采用最多的光纖為玻璃光纖，是用比頭發(fā)絲還細(xì)的石英玻璃絲制成的。

由導(dǎo)光的纖芯及其周圍的包層組成，包層的外面常有塑料或橡膠等保護(hù)套

安裝要求:

儀表為固定安裝式，感溫器可在10~80℃的環(huán)境下使用，在環(huán)境溫度超過80℃或空氣介質(zhì)中含有水蒸汽，煙霧時(shí)可借助于水冷，通風(fēng)等輔助裝置來降低環(huán)境溫度，吹凈測(cè)量通道中的煙氣，以減少測(cè)量誤差。

感溫器輔助裝置分輕型和重型兩種。重型是使用在環(huán)境較惡劣的情況下，為了防止被測(cè)爐窯中的火焰或高溫爐氣從測(cè)量通道噴出而灼傷儀器，設(shè)置了火焰防爐裝置，能在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)自動(dòng)動(dòng)作，保護(hù)儀器并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

非接觸式紅外測(cè)溫儀

工作原理:

非接觸式紅外測(cè)溫儀(以下簡(jiǎn)稱“測(cè)溫儀")可以通過測(cè)量目標(biāo)表面所輻射的紅外能量來確定表面溫度、

非接觸式紅外測(cè)溫儀采用超低功耗智能設(shè)計(jì)。超低功耗設(shè)計(jì)確保產(chǎn)品能夠更長時(shí)間的工作，為用戶減少頻繁更換電池及工作時(shí)欠電的煩惱。智能設(shè)計(jì)幫助用戶更方便測(cè)試、更快捷捕捉到被測(cè)物體的真實(shí)值，同時(shí)儀表能夠智能選擇電池或USB連接供電。