Главная » 2018 » Март » 11 » Приборы для измерения температуры в котельных установках.
12:02
Приборы для измерения температуры в котельных установках.
Приборы для измерения температуры Рис. 13.1. Типы ртутных термометров: а — технический с вложенной шкалой; б — лабораторный палочный с безнулевой шкалой; 1 — пробка, залитая гипсом; 2 — оболочка; 3 — шкала; 4 — капилляр; 5 — нижняя часть термометра; 6 — резервуар; 7, 8 — расширения капилляра; 9 — дополнительная шкала
Термометры расширения. Работа термометров расширения основана на свойстве тел изменять под действием температуры объем, а следовательно, и линейные размеры. В жидкостных стеклянных термометрах в качестве рабочего вещества применяют ртуть и органические жидкости — этиловый спирт, толуол, пентан и др. Наиболее широкое распространение получили ртутные стеклянные термометры. При нормальном абсолютном давлении ртуть находится в жидком состоянии при температурах от -39 (точка замерзания) до 357 °С (точка кипения). Верхний предел измерения ртутных термометров, ограничиваемый температурой размягчения стеклянной оболочки термометра, достигается при помощи искусственного повышения точки кипения ртути. С этой целью у термометров для измерения высоких температур до 500 °С и выше пространство капилляра над ртутью заполняется инертным газом (азотом) при давлении свыше 2 МПа (20 кгс/см2). Ртутные стеклянные термометры изготовляются двух видов (рис. 13.1): с вложенной шкалой и палочные. Термометр технический с вложенной шкалой имеет заполненный ртутью резервуар 6, капилляр 4, шкалу J, выполненную из стеклянной пластинки молочного цвета, и наружную цилиндрическую оболочку 2, в которой укреплены капилляр и шкала. Лабораторный палочный термометр состоит из резервуара <5, соединенного с толстостенным капилляром 4, имеющим наружный диаметр 6...8 мм. Шкала термометра нанесена непосредственно на наружной поверхности капилляра в виде насечки по стеклу. Применяются два способа установки ртутных термометров: в защитных гильзах и без них, т.е. путем непосредственного погружения термометра в измеряемую среду. Наиболее распространенным способом является установка термометра в защитной гильзе (рис. 13.2), предохраняющей его от поломки. Манометрические термометры. Действие манометрических термометров основано на изменении давления жидкости, газа или пара в замкнутом объеме в зависимости от температуры. Указанные термометры являются техническими показывающими или самопишущими приборами и предназначаются для измерения температуры в пределах от -150 до +600 °С. Класс их точности 1—2,5. Схема манометрического термометра показана на рис. 13.3. Замкнутая система прибора, заполненная рабочим веществом, состоит из термобаллона 5, погружаемого в измеряемую среду, трубчатой (манометрической) пружины 2, воздействующей посредством тяги 1 на стрелку или перо прибора, и капиллярной трубки (капилляра) J, соединяющей пружину с термобаллоном. Рис. 13.2. Варианты установки ртутного термометра в защитной гильзе: а — вдоль оси трубопровода; б — наклонно к оси горизонтального трубопровода; в — нормально к оси горизонтального трубопровода; г-на вертикальном трубопроводе; D — диаметр трубопровода; — поток вещества
Термобаллон выполняется из стальной или латунной трубки, с одного конца закрытой, а с другого соединенного с капилляром посредством объемного штуцера 4 с сальниковым уплотнением и резьбой. Термобаллон устанавливается в трубопроводах, баках и т.п. При нагревании увеличение давления рабочего вещества в термобаллоне передается через капилляр трубчатой пружине и вызывает ее перемещение. Соединительный капилляр изготовляется из медной или стальной трубки с внутренним диаметром 0,2...0,4 мм и толщиной стенки 0,5...2 мм. Снаружи капилляр защищен металлической оплеткой. Длина капилляра достигает 60 м. Газовые манометрические термометры заполняются азотом. Для заполнения жидкостных манометрических термометров применяется ртуть, ксилол, толуол при начальном давлении 1,5...2 МПа (15...20 кгс/см2). Рис. 13.3.Схема манометрического термометра: 1 — тяга; 2 — трубчатая пружина; 3 — капиллярная трубка; 4 — штуцер с сальниковым уплотнением и резьбой; 5 — термобаллон
В парожидкостных манометрических термометрах рабочим веществом служат низкокипящие органические жидкости: хлористый метил, ацетон, бензол и др. Термометры сопротивления. Для измерения температуры широкое применение получили термометры сопротивления, основанные на изменении электрического сопротивления металлических проводников в зависимости от температуры. Электрическое сопротивление металлов при нагревании растет, следовательно, зная зависимость сопротивления проводника от температуры и определяя это сопротивление при помощи электроизмерительного прибора, можно судить о величине температуры проводника. Термометры сопротивления применяются для измерения температуры в диапазоне от -260 до +750 °С (в отдельных случаях до +1000 °С). Термометр сопротивления выполняется из тонкой металлической проволоки, намотанной на каркас из электроизоляционного материала (слюды, кварца, пластмассы) и помещенной в металлический защитный чехол с головкой для подключения соединительных проводов. Рис. 13.4.Платиновый термометр сопротивления ТСП-1: а — чувствительный элемент; б — внутренняя арматура; в — защитная арматура; 1 — выводы; 2 — слюдяные накладки; 3 — серебряная лента; 4 — платиновая проволока; 5 — каркас из слюдяной пластинки; 6 — фарфоровые бусы; 7 — оболочка; 8 — вкладыш; 9 — головка; 10 — штуцер; 11 — защитный чехол
В качестве вторичных приборов, работающих с термометрами сопротивления, применяют измерительные мосты и логометры. Стандартные технические термометры сопротивления имеют следующие условные обозначения: платиновые — ТСП, медные —ТЕМ. Устройство платинового термометра сопротивления ТСП-1 приведено на рис. 13.4. На каркасе 5 из слюдяной пластинки, имеющей по бокам зубчатую насечку, намотана платиновая проволока 4 диаметром 0,07 мм и длиной около 2 м. К концам платиновой обмотки припаяны два вывода 1 из серебряной проволоки диаметром 1 мм, присоединенные к латунным зажимам в головке 9 термометра. Слюдяная пластинка с обмоткой изолирована с двух сторон более широкими слюдяными накладками 2 и связана с ними в общий пакет серебряной лентой 3. Образованный таким образом чувствительный элемент термометра вставлен в плоский алюминиевый вкладыш и вместе с ним заключен в трубчатую оболочку 7 из алюминия. Серебряные выводы изолированы фарфоровыми бусами 6. Оболочка с чувствительным элементом помещена в стальной защитный чехол 11 с приваренным к нему штуцером 10, предназначенным для установки термометра в трубопроводах и резервуарах. В верхней части защитного чехла закреплена алюминиевая головка 9, внутри которой помещен бакелитовый вкладыш с двумя зажимами для присоединения внешних соединительных проводов. Термоэлектрические пирометры. Действие термоэлектрических пирометров заключается в том, что в замкнутом контуре, состоящем из двух разнородных проводников, образующих термопару, непрерывно течет электрический ток, если места спаев этих про¬водников имеют разную температуру. Термоэлектрический пирометр (рис. 13.5) состоит из термопары (термоэлектроды А и Б) и подключенного к ней соединительными проводами СП вторичного электроизмерительного прибора ЭП. Величина термоэлектродвижущей силы (ТЭДС), развиваемой термопарой, зависит от материала термоэлектродов, а также от температуры рабочего 3 и свободных / и 2 концов термопары. Рис. 13.5. Схема термоэлектрического пирометра: 1,2— свободные (холодные) концы термопары; 3 — рабочий конец термопары (горячий спай); А, Б — термоэлектроды; СП — соединительные провода; ЭП — вторичный электроизмерительный прибор; t0 — температура холодных концов термопары; t — температура горячего спая Таблица 13.1 Пределы измерения температур термопарами В качестве термоэлектродных материалов для изготовления термопар применяются, главным образом, чистые металлы с высокой электропроводностью, устойчивые к окислению, и их сплавы. Наибольшее распространение для промышленных термопар получили материалы: платина, платинородий, хромель, алюмель и копель. В табл. 13.1 приведены некоторые характеристики наиболее распространенных термопар. Рабочий конец термометра из тонких проволочных термоэлектродов образуется сваркой двух концов (рис. 13.6, а, б), а из толстых — их скруткой и сваркой. Иногда для улучшения условий теплопередачи рабочий конец термопары из недрагоценных металлов приваривается к дну защитного металлического чехла (рис. 13.6, в). Термоэлектроды термопары от спая до зажимов тщательно изолируются. В качестве изоляции применяются одно- и двухканальные фарфоровые трубки или бусы, надеваемые на термоэлектроды. Общий вид термопары приведен на рис. 13.7. Термопара имеет стальной защитный чехол 5, на который насажен подвижной фланец 6 со стопорным винтом, служащим для ее закрепления. Рабочий конец 7 термопары помещен в фарфоровый стаканчик 8. Оба термоэлектрода изолированы по длине фарфоровыми бусами 9. Головка состоит из литого корпуса 10, крышки 1 и сальника 2 с уплотнением для вывода проводов. Внутри головки расположена колодка 4 с двумя зажимами J, несущими на себе две пары винтов 7 / и 12 для закрепления термопроводов и соединительных проводов. Рис. 13.6. Рабочие концы термопар: а, б — термоэлектроды, соединенные сваркой; в — термоэлектроды, приваренные к дну защитного чехла Рис. 13.7. Общий вид термопары: 1 — крышка; 2 — сальник с уплотнением для вывода проводов; 3 — зажимы; 4 — колодка; 5 — защитный чехол; 6 — подвижной фланец; 7 — рабочий конец термопары; 8 — фарфоровый стаканчик; 9 — фарфоровые бусы; 10 — корпус головки; 11, 12 — винты В качестве электроизмерительных приборов в термоэлектрических пирометрах применяются пирометрические милливольметры и потенциометры.
