Монтаж контрольно-измерительных приборов

Монтаж приборов для измерения и регулирования температуры

  Надо описать монтаж а не принцип работы

Принцип работы манометрических термометров основан на за­висимости давления жидкости, газа или пара с жидкостью в замкнутой системе постоянного объема от температуры. Манометрические термометры бывают жидкостными, газовыми и конденсационными. При их выборе исходят из заданного диапазона и условий измерения температуры. Эти термометры являются промышленными и могут быть показывающими и регистрирующими (класс точности 1—2,5).

Манометрический термометр представляет собой замкнутую термометрическую систему, заполненную рабочим веществом и состоящую из термобаллона 1, трубчатой пружины 3 и соединительной капиллярной трубки 5. Под действием температуры давление в термосистеме изменяется и трубчатая пружина посредством тяги 4 воздействует на указательную стрелку 2 шкалы прибора. Термобаллон представляет собой металлическую трубку, один конец которой закрыт, а другой соединен с капиллярной трубкой. Он погружается в измерительную среду в защитной гильзе или без нее. При нагревании давление в термобаллоне изменяется и передается через капиллярную трубку ^А трубчатой пружине, которая раскручивается на соответствующий угол пропорционально температуре. Трубчатые пружины (одно- и многовитковая) выполнены из пустотелых тонкостенных трубок овального сечения, согнутых по окружности. Неподвижный конец трубки сообщается с тер­мобаллоном, а подвижный запаян и соединен с тягой передаточного механизма. Под действием внутреннего давления сечение трубчатой пружины стремится принять форму круга, что вызывает перемещение подвижного конца и тяги, которые, воздействуя на передаточный механизм прибора, приводят в движение указательную стрелку. Одновитковая пружина сгибается на 270°. Многовитковая пружина содержит 3—4 витка. Соединительную капиллярную трубку (внутренний диаметр 0,2—0,5 мм, толщина стенки до 2,5 мм) изготовляют из меди или стали. Снаружи по всей длине (до 40 м) она защищена металлической оплеткой.

Жидкостные манометрические термометры — это термосистема, заполненная жидкостями (ксилол, метиловый спирт, ртуть и др.), которые при начальном давлении 1,5—2 МПа и измеряемых температурах (— 60 ч-+ 300 °С) не дают паров. Шкала таких термометров имеет равномерные деления, так как изменение давления в замкнутой термосистеме пропорционально изменению температуры. Длина капиллярной трубки жидкостных термометров не превышает 10 м, так как при чрезмерной длине ее наблюдаются значительные погрешности показаний термометров. Это объясняется тем, что капиллярная трубка имеет температуру, которая отличается от температуры термобаллона, в результате чего давление в термосистеме становится неодинаковым. Чем выше разность температур сред, окружающих термобаллон и капиллярную трубку, тем больше погрешность измерения. Для уменьшения влияния температуры среды, в которой находится капиллярная трубка, термобаллон выполняют большего объема по сравнению с внутренним пространством капиллярной трубки и трубчатой пружины.

В промышленности применяют показывающие жидкостные ма­нометрические термометры ТПЖ4 (не ртутные) класса точности 1 и 1,6; ТПР4 и ТПЖ-180 (с ртутным заполнением) класса точности 0,6 и 1, а также регистрирующие манометры ТЖС-711, ТЖС-712, ТЖ2С-7П и ТЖ2С-712 с длиной капиллярной трубки 1,6—10 м. Диаметр термобаллона равен 12 мм, а глубина его погружения в измеряемую среду составляет 80— 400 мм. Жидкостные манометрические термометры с ртутным за­полнением характеризуются большой чувствительностью и повышенной точностью по сравнению с приборами, заполненными неорганическими жидкостями.

Газовые манометрические термометры заполняют инертным газом (преимущественно азотом) под давлением до 3,5 МПа. Их применяют для измерения температур от — 60 до 600 °С. Такие термометры имеют равномерную шкалу, так как изменение давления газа в термосистеме пропорционально изменению температуры: р,—pi = a,pi (г₃— г), где p₁₅ p₀  — начальное и конечное давления газа в термосистеме прибора; а₍ — температурный коэффициент, равный коэффициенту объемного расширения, который имеет практически постоянное значение, равное 3,66-10~³ Кг¹; г_г, г» — начальная и конечная температуры газа в термосистеме.

Промышленностью выпускаются показывающие газовые мано­метрические термометры типа ТВГ и регистрирующие термометры типа ТГС (класс точности 1 и 1,5). Чувствительный элемент таких приборов — спиральная трубчатая пружина, капиллярная трубка длиной 1,6—40 м и термобаллон (длина 125—500 мм, диаметр 20 мм, рабочее давление до 6,4 МПа). При более высоком давлении термобаллон устанавливают в защитную гильзу.

Регистрирующий манометрический термометр типа ТГС состоит из термобаллона, капиллярной трубки 2 и спиральной трубчатой пружины 3, которая крепится на плате прибора. Подвижный запаянный конец спиральной пружины связан компенсатором 4 и тягой 5 с рычагом 6, сочлененным с осью 7. На этой же оси закреплены уравновешивающий рычаг 8 и держатель пера 9.

Термометр имеет корректор нуля 10. Запись показаний осуществляется на дисковой диаграмме 11, устанавливаемой на оси 12, которая приводится в движение часовым механизмом или синхронным микроэлектродвигателем с частотой вращения 1 об/сут.

Выпускаются двухточечные манометрические термометры для одновременного измерения температуры в двух различных точках. Такие приборы имеют два аналогичных измерительных устройства с записью результатов измерения на одной диаграмме (термометры ТГ2С-711 и ТГ2С-712).

На показания газовых манометрических термометров оказывает влияние изменение температуры окружающей среды, в которой расположены спиральная пружина и соединительная капиллярная трубка (обычно их градуируют при 20 °С). Для уменьшения температурной погрешности внутренний объем термосистемы выбирают таким образом, чтобы объем термобаллона составлял не менее 90 % общего объема.

Дополнительную погрешность Д/_м от нагревания спиральной манометрической пружины вычисляют по формуле Д^{^}_М = У„/УбХ х(/_м— ?о)> ^гА^е ум, Ус — объем газа соответственно в спиральной манометрической пружине и термобаллоне; /_м — температура среды, окружающей спиральную манометрическую пружину; /₀ — температура пружины, при которой прибор градуирован. Объемы газа в термобаллоне принимают равными 50—130 см³, а спиральной манометрической пружины — 4—6 см³.

Аналогично можно вычислить дополнительную погрешность А/_к прибора при отклонении температуры капиллярной трубки термометра от градуировочной: А/_к = Ук"Уб-(/_к—4), где У_к— объем газа в капиллярной трубке; 4 — температура капиллярной трубки; 1_Й — то же, при градуировке прибора.

Газовые манометрические термометры часто выполняют с тем­пературной компенсацией. Для этого между подвижным концом спиральной манометрической пружины и указательной стрелкой устанавливают изогнутую биметаллическую пластинку, которая при изменениях температуры окружающей среды изгибается так, что перемещение конца пружины не отражается на показаниях прибора. В промышленности применяют манометрические термометры с пневмопреобразователем ТПГ-189П (рис. 10), которые используют в качестве датчиков в системах дистанционного контроля температуры, и термометры ТПГ-СК с электроконтактным устройством для измерения температуры до 50—400 °С и сигнализации, а также бесшкальные манометрические преобразователи температуры Т2Г, Т2Ж, ТГ-П и ТР-П с пневматическим устройством, ТГ-9 и ТР-Э с электрическим устройством, принцип действия которых аналогичен принципу действия преобразователей давления ГСП. Эти преобразователи имеют класс точности 1.

Конденсационные манометрические термометры заполняют низкокипящими жидкостями (ацетон, бензол, фреон, хлористый метил). Действие этих приборов основано на зависимости давления от температуры насыщенного пара. Большая часть термобаллона термометра (²/₃ объема) заполнена рабочей жидкостью, меньшая часть его (V, объема), капиллярная трубка и спиральная манометрическая пружина — насыщенными парами этой жидкости. При изменении температуры в месте установки термобаллона изменяется давление насыщенного пара, что приводит к деформации спиральной манометрической пружины, которая кинематически передает соответствующее движение указательной стрелке прибора. Конденсационные манометрические термометры применяют для измерения температур от — 180 до 300 °С. Шкала измерения этих приборов неравномерная, класс точности 1,5 и 2,5. Начальный участок шкалы имеет увеличенную погрешность примерно в 1,5 раза. Длина капиллярной трубки может достигать 60 м. Постоянная времени таких термометров примерно в 2,5 раза меньше, чем газовых. /т,пт-г

Промышленность изготовляет показывающие (ТИП-111) и сиг­нализирующие (ТПП-СК) конденсационные манометрические тер­мометры', имеющие класс точности соответственно 1,5 и 2,5. Их применяют для измерения температуры до 300 °С и подачи сигналов в случае ее превышения. Длина капиллярной трубки 1,6—16 м, диаметр термобаллона 16 мм, глубина его погружения 125—250 мм. Приборы имеют круглый корпус диаметром 160 мм, приспособленный для выступающего (лицевая часть прибора выступает на щите) и утопленного (лицевая часть прибора сделана заподлицо с плоскостью щита) монтажа.

Манометрические термометры поверяют и градуируют в лабо­ратории и на рабочем месте с помощью образцовых ртутных термометров 2-го разряда (до 300 °С) и образцовых термометров сопротивления (до 600 °С) методом сравнения показаний образцовых и поверяемых приборов. При поверке выбирают три точки рабочего диапазона измерения температур, в том числе в начале и конце шкалы прибора. У самопишущих манометрических термометров проверяют погрешность хода диаграммы и толщину линии записи температуры на ней.

В лаборатории манометрические термометры поверяют с помощью термостатов с электрообогревом, а на рабочем месте — с помощью сосудов с холодной и нагретой жидкостью, смешиваемой до получения необходимых температур.

При монтаже манометрических термометров необходимо добиваться, чтобы термобаллон по возможности полностью контактировал с потоком. У жидкостных и газовых приборов он может занимать любое положение, а у конденсационных — вертикальное (или близкое к нему), конусом вниз. При работе в средах с высоким давлением термобаллон устанавливают в защитной гильзе с заполнителем. Корпус термометров устанавливается вертикально в местах, где нет вибрации и радиации нагретых тел. Капиллярную трубку крепят без резких перегибов. Температура среды, окружающей капиллярную трубку и манометрическую пружину прибора, не должна превышать 60" °С.

 

Термоэлектрические преобразователи

Термометры термоэлектрические представляют собой чувствительные элементы в виде двух проводов из разнородных металлов или полупроводников со спаянными концами. Действие термоэлектрического преобразователя основано на эффекте Зеебека - появлении термоЭДС в контуре, составленном из двух разнородных проводников, спаи которых нагреты до различных температур. При поддержании температуры одного из спаев постоянной можно по значению термоЭДС судить о температуре другого спая. Спай, температура которого должна быть постоянной, принято называть холодным, а спай, непосредственно соприкасающийся с измеряемой средой - горячим.

В наименовании термоэлектрического преобразователя всегда принято ставить на первое место название положительного термоэлектрода, а на второе - отрицательного. 

Преобразователи термоэлектрические изготовляют следующих типов:

ТВР - термопреобразователь вольфрамрениевый

ТПР - термопреобразователь платинородиевый

ТПП - термопреобразователь платинородий-платиновый

ТХА - термопреобразователь хромель-алюмелевый

ТХК - термопреобразователь хромель-копелевый

ТМК - термопреобразователь медь-копелевый

Термопреобразователи различают:

По способу контакта с измеряемой средой - погружаемые, поверхностные.

По условиям эксплуатации - стационарные, переносные, разового применения, многократного применения, кратковременного применения.

По защищенности воздействия окружающей среды - обыкновенные, водозащитные, защищенные от агрессивных сред, взрывозащищенные, защищенные от других механических воздействий.

По герметичности к измеряемой среде - негерметичные, герметичные.

По числу термопар - одинарные, двойные тройные.

По числу зон - однозонные, многозонные.

Если температуру холодного спая поддерживать постоянной, то термоЭДС будет зависеть только от степени нагрева рабочего конца термопреобразователя , что позволяет отградуировать измерительный прибор в соответствующих единицах температуры . В случае отклонения температуры свободных концов от градуировочного значения, равного 0°С, к показаниям вторичного прибора вводиться соответствующая поправка. Температуру свободных концов учитывают для того, чтобы знать величину поправки.    

Для вывода свободных концов термопреобразователя в зону с постоянной температурой служат удлиненные термоэлектродные провода. Они должны быть термоэлектрически идентичны термоэлектродам термопреобразователя.

Существует два способа подбора компенсационных проводов. Первый способ - подбирают провода, которые в паре с соответствующим электродом имеют термоЭДС. Его применяют в тех случаях, когда необходимо производить измерения с повышенной точностью. В случае недефицитных материалов и удовлетворительных эксплуатационных свойств провода изготовляют из тех же материалов, что и подключаемая термопара.

Таким образом, чтобы определить измеряемую температуру среды с помощью термоэлектрического преобразователя, необходимо выполнить следующие операции:

измерить термоЭДС в цепи преобразователя;

определить температуру свободных концов;

в измеряемую величину термоЭДС ввести поправку на температуру свободных концов;

по известной зависимости термоЭДС от температуры определить измеряемую температуру среды.

В зависимости от материала термоэлектродов различают: термопреобразователи с металлическими термопарами из благородных и неблагородных металлов и сплавов; термопреобразователи с термопарами из тугоплавких металлов и сплавов.

Термопары из благородных металлов, обладая устойчивостью к высоким температурам и агрессивным средам, а также постоянной термоЭДС, широко пользуются для замера высоких температур в промышленных и лабораторных условиях. Термопары из неблагородных металлов и сплавов применяются доя измерения температур до 1000°С. Достоинством этих термопар является сравнительно небольшая стоимость и способность из развивать большие термоЭДС.

Для защиты термоэлектродов от механических повреждений и агрессивного действия среды, а также для удобства установки на технологическом оборудовании применяют защитную арматуру. Материал и исполнение арматуры могут быть различными в зависимости от назначения и области применения. Наиболее широко в качестве материалов используют высоколегированные стали и коррозионно-стойкие, жаропрочные и жаростойкие сплавы на основе железа, никеля, хрома и добавок алюминия, кремния, марганца

 

---

Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 1583; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!