[Word]测温元件

[Word]测温元件 电厂常用的测温方式有几种，各自作用及应用范围,测温原理是什么,启动锅炉房用的那几种测温方式, 浅谈电厂中的温度测量技术 温度是一个很重要的物理参数,是征物体冷热程度的物理量。在自然界中,任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。在热电厂这类企业中,整个生产过程要随时对温度进量,以达到对机炉的检测、调整、控制的目的,保证系统的连续安全运行。但是温度往往需要通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。在实践中人们发现,很多物质的物理特性都与温度有关,如物体的尺寸、体积、密度、硬度、弹性模量、导电率、导热率、热电势、光电辐射强度等都是随着温度的不同而改变。因此,利用这些物质的某种特性作为测量温度的依据,可做成温度计。温度计按其工作方式可分为接触式、非接触式2类,这2类测温装置在热电厂均被广泛应用。 1 接触式测温仪表 接触测温法是使感温元件与被测介质接触,感受被测介质的温度变化。因此这种比较直观、可靠,但在一些情况下,它将影响被测温场的分布,带来测量误差。另外,在有些介质中,如高温或具腐蚀性时,对测温元件的寿命会有很大影响。 1.1 热电偶测温 在热电厂中,较常见的热电偶有:?铜康铜热电偶。其稳定性、均匀性较好。属于低温热电偶(-200,300?),所以在低温技术中,它应用得较多,如监视变压器油温、各种机械的轴瓦温度、发电机线圈温度等。?镍铬-镍硅热电偶。它的稳定性好、精度高、抗氧化性能好,最高可测温度为1100?,适用于锅炉温度的测量。 1.2 热电阻测温 较常见的热电阻是铂、铜热电阻。1)铂热电阻(-200?,650?):如发电机在铁芯出风段位置的齿部、轭部和在指定槽内的上、下层线棒之间装有,,100型电阻测温元件, 用于监测铁芯温度和三相绕组的温度。2)铜热电阻(-50?,150?):其价格低,精度低,灵敏度低,且易于氧化,不易于在浸蚀性介质或高温下工作。由于上述特点,在温度不高且测温元件体积没有什么特殊限制时,可以应用铜电阻温度计。 较常见的热敏电阻是由一些金属氧化物(如钴、锰、镍等氧化物)采用不同比例的配方,经高温烧结而成,它主要由热敏元件、引线和壳体组成。热敏电阻可测0 01?或更小误差,因此精度较高。在100?左右测温时偏差很小,可靠性高,几乎无老化现象。响应速度快,热时间常数仅为0 1,0 2,,且成本低。 2 非接触式测温仪表 接触式仪表需要将传感器预埋到被测元件中,可有些时候无法实现,或不方便实现,这就需要非接触式测温仪表来对物体的温度进行测量。最常用的非接触式测量是利用物质的热辐射特性与温度之间的关系来实现。近几年来对红外辐射温度计的研究,使其应用下限温度向更低的温度扩展,有的仪器已经应用到0?左右温度的 它有许多好处:首先,在测量中不会由于测量元件的测量中。由于不与被测物接触, 引入影响被测温场的分布;其次,由于非接触,测量元件不必达到与被测介质同样的温度,因此可以有较高的测温上限;最后,因为它是利用光辐射特性,所以可以实现快速测量。 温度探头、热电偶测温原理 热电偶是一种感温元件,它能将温度信号转换成热电势信号,通过电气测量仪表的配合,就能测量出被测的温度。 热电偶测温的基本原理是热电效应。在由两种不同材料的导体A和B所组成的闭合回路中,当A和B的两个接点处于不同温度T和To时,在回路中就会产生热电势。这就是所谓的塞贝克效应。 导体A和B称为热电极。温度较高的一端(T〉叫工作端(通常焊接在一起);温度较低的一端(To〉叫自由端(通常处于某个恒定的温度下〉。 根据热电势与温度函数关系。可制成热电偶分度表。分度表是在自由端温度To=00C的条件下得到的。不同的热电偶具有不同的分度表。 在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电势后,即可知道被测介质的温度。 从理论上讲,任何两种导体都可以配制成热电偶,但实际上并不是所有材料都能制作热电偶,故对热电极材料必须满足以下几点: (1)热电偶材料受温度作用后能产生较高的热电势,热电势和温度之间的关系最好呈线性或近似线性的单值函数关系; (2)能测量较高的温度,并在较宽的温度范国内应用,经长期使用后,物理、化学性能及热电特性保持稳定; (3)材料的电阻温度系数要小,电阻率高,导电性能好,热容量要小; (4)复现性要好,便于大批生产和互换,便于制定统一的分度表; (5)机械性能好,材质均匀; (6)资源丰富,价格便宜。 热电偶与热电阻的应用原理 一、热电偶的应用原理 热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是: ?测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 ?测量范围广。常用的热电偶从-50~ 1600?均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269?(如金铁镍铬)，最高可达 2800?(如钨-铼)。 ?构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 1(热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图2-1-1所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 2(热电偶的种类及结构形成 (1)热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一型热电偶。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下: ?组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固; ?两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路; ?补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠; ?保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 3(热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时)，而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0?0?时对测温的影响。 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100?。 二、热电阻的应用原理 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。 1(热电阻测温原理及材料 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造热电阻。 2(热电阻的结构 (1)精通型热电阻工业常用热电阻感温元件(电阻体)的结构及特点见表2-1-11。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制，有关具体内容参见本篇第三章第一节. (2)铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，如图2-1-7所示，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。 与普通型热电阻相比，它有下列优点:?体积小，内部无空气隙，热惯性上，测 机械性能好、耐振，抗冲击;?能弯曲，便于安装?使用寿命长。量滞后小;? (3)端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面，其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 (4)隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。 3(热电阻测温系统的组成 热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点: ?热电阻和显示仪表的分度号必须一致 ?为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法。具体内容参见本篇第三章。 (2)铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，如图2-1-7所示，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。与普通型热电阻相比，它有下列优点:?体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小;?机械性能好、耐振，抗冲击，?能弯曲，便于安装?使用寿命长。 (3)端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面，其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 (4)隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影电阻体的断路修理必然要改变电阻丝的长短而影响电阻值，为此更换新的电阻体为好，若采用焊接修理，焊后要校验合格后才能使用。 热电偶的正确使用 1 安装不当引入的误差 如热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，换句话说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8,10倍;热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性;热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100?;热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差;热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。 2 绝缘变差而引入的误差 如热电偶绝缘了，保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良，在高温下更为严重，这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰，由此引起的误差有时可达上百度。 3 热惰性引入的误差 由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化，在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。测温环境许可时，甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后，用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。测量滞后越大，热电偶波动的振幅就越小，与实际炉温的差别也就越大。当用时间常数大的热电偶测温或控温时，仪表显示的温度虽然波动很小，但实际炉温的波动可能很大。为了准确的测量温度，应当选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比，与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比，如要减小时间常数，除增加传热系数以外，最有效的办法是尽量减小热端的尺寸。使用中，通常采用导热性能好的材料，管壁薄、内径小的保护套管。在较精密的温度测量中，使用无保护套管的裸丝热电偶，但热电偶轻易损坏，应及时校正及更换。 4 热阻误差 高温时，如保护管上有一层煤灰，尘埃附在上面，则热阻增加，阻碍热的传导，这时温度示值比被测温度的真值低。因此，应保持热电偶保护管外部的清洁，以减小误差。 红外线测温仪工作原理 红外线测温仪由光学系统，光电探测器，信号放大器及信号处理.显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值。 使用红外线测温仪的益处 便捷!红外线测温仪可快速提供温度测量，在用热偶读取一个渗漏连接点的时间内，用红外测温仪几乎可以读取所有连接点的温度。另外由于红外测温仪坚实.轻巧.(都轻于10盎司)，且不用时易于放在皮套中。所以当你在工厂巡视和日常检验工作时都可携带。 精确!红外线测温仪的另一个先进之处是精确，通常精度都是1度以内。这种性能在你做预防性维护时特别重要，如监视恶劣生产条件和将导致设备损坏或停机的特别事件时。因为大多数的设备和工厂运转365天，停机等同于减少收入，要防止这样的损失，通过扫描所有现场电子设备-断路器.变压器.保险丝.开关. 总线和配电盘以查找热点。用红外测温仪，你甚至可快速探测操作温度的微小变化，在其萌芽之时就可将问题解决，减少因设备故障造成的开支和维修的范围。 安全!安全是使用红外线测温仪最重要的益处。不同于接触测温仪，红外测温仪能够安全地读取难以接近的或不可到达的目标温度 ，你可以在仪器允许的范围内读取目标温度。非接触温度测量还可在不安全的或接触测温较困难的区域进行，像蒸汽阀门或加热炉附近，他们不需在冒接触测温时一不留神就烧伤手指的风险。高于头顶25英尺的供/回风口温度的精确测量就象在手边测量一样容易。Raytek红外测温仪都有激光瞄准，便于识别目标区域。有了它你的工作变的轻松多了。 红外线测温仪使用的主要领域在哪里 红外线测温仪已被证实是检测和诊断电子设备故障的有效工具。可节省大量开支，用红外测温仪，你可连续诊断电子连接问题和通过查找在DC电池上的输出滤波器连接处的热点，以检测不间断电源(UPS)的功能状态，你可检验电池组件和功率配电盘接线端子，开关齿轮或保险丝连接，防止能源消耗;由于松的连接器和组合会产生热，红外测温仪有助于识别回路中断器的绝缘故障.或监视电子压缩机;日常扫描变压器的热点可探测开裂的绕组和接线端子。 如何用红外线测温仪测量温度--下列为Raytek非接触测温仪的三种测温技术: 点测量:测定物体全部表面温度，像发动机或其他设备。 温差测量:比较两个独立点的测量温度，像连接器或断路器 扫描测量:探测在宽的区域或连续区域目标变化。象制冷管线或配电室。 红外测温仪由光学系统，光电探测器，信号放大器及信号处理.显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值。 使用红外测温仪的益处 - 便捷!红外测温仪可快速提供温度测量，在用热偶读取一个渗漏连接点的时间内，用红外测温仪几乎可以读取所有连接点的温度。另外由于红外测温仪坚实.轻巧.(都轻于10盎司)，且不用时易于放在皮套中。所以当你在工厂巡视和 日常检验工作时都可携带。 -精确! 红外测温仪的另一个先进之处是精确，通常精度都是1度以内。这种性能在你做预防性维护时特别重要，如监视恶劣生产条件和将导致设备损坏或停机的特别事件时。因为大多数的设备和工厂运转365天，停机等同于减少收入，要防止这样的损失，通过扫描所有现场电子设备-断路器.变压器.保险丝.开关.总线和配电盘以查找热点。用红外测温仪，你甚至可快速探测操作温度的微小变化，在其萌芽之时就可将问题解决，减少因设备故障造成的开支和维修的范围。 红外测温仪使用的主要领域 红外测温仪已被证实是检测和诊断电子设备故障的有效工具。可节省大量开支，用红外测温仪，你可连续诊断电子连接问题和通过查找在DC电池上的输出滤波器连接处的热点，以检测不间断电源(UPS)的功能状态，你可检验电池组件和功率配电盘接线端子，开关齿轮或保险丝连接，防止能源消耗;由于松的连接器和组合会产生热，红外测温仪有助于识别回路中断器的绝缘故障.或监视电子压缩机;日常扫描变压器的热点可探测开裂的绕组和接线端子。 如何使用红外测温仪 点测量:测定物体全部表面温度，像发动机或其他设备 温差测量:比较两个独立点的测量温度，像连接器或断路器 扫描测量:探测在宽的区域或连续区域目标变化。象制冷管线或配电室。 选择红外测温仪要点 温度范围: 每种型号的测温仪都有其特定的测温范围。所选仪器的温度范围应与具体应用的温度范围相匹配。 目标尺寸: 测温时，被测目标应大于测温仪的视场，否则测量有误差。建议被测目标尺寸超过测温仪视场的50%为好。 光学分辨率(D:S): 即测温仪探头到目标直径之比。如果测温仪远离目标，而目标又小，应选择高分辨率的测温仪。 精确测温技巧 当测量发光物体表面温度时，如铝和不锈钢，表面的反射会影响红外测温仪的读数。在读取温度前，可在金属表面放一胶条，温度平衡后，测量胶条区域温度。 要想红外测温仪可从厨房到冷藏区来回走动仍能提供精确的温度测量，就要在新环境下经过一段时间以达到温度平衡后再测量。最好将测温仪放在经常使用的场所。 用红外测温仪读取流体食品的内部温度，像汤或酱，必须搅动，然后就可测表面温度。使测温仪远离蒸汽，以避免污染透镜，导致不正确的读数。