НАЛАДКА ПРИБОРОВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ

Измерительные преобразователи и приборы температуры

Для измерения температуры применяют термометры расширения, термопреобразователи сопротивления (ТС), термоэлектрические и манометрические термопреобразователи и приборы. В дистанционных системах передачи показаний с термопреобразователями сопротивле­ния и термоэлектропреобразователями применяют вторичные при­боры — логометры, автоматические мосты, милливольтметры и по­тенциометры.

Термометры расширения служат для измерения температуры в помещениях, наружного воздуха и т. п. Чувствительный элемент представляет собой баллон с жидкостью, при нагревании которого жидкость расширяется и ее столбик поднимается в отсчетном устрой­стве. Положение конца столбика относительно шкалы термометра соответствует температуре среды, в которой находится баллон.

Термопреобразователи сопротивления (ГОСТ 6651—78) применяют в системах, где требуется измерять высокие температуры и дистан­ционно передавать показания. Принцип работы таких преобразова­телей основан на свойстве металлов изменять свое сопротивление при изменении температуры.

Чувствительные элементы термопреобразователей выполняют из

Рис. 71. Термопреобразователь сопротивления:

1 — чувствительный элемент, 2 — корпус 3 — бусы, 4 — уплотнение, 6 — клеммы,

6 — штуцер

платины (ТСП) или меди (ТСМ). Платиновую или медную проволоку наматывают на каркас. Размеры каркаса в зависимости от конструк - пии термопреобразователя могут быть от 60 до 100 мм. Каркас с чув­ствительным элементом 1 (рис. 71) помещен в корпус защитной арма-! туры, выполненной, как правило, из нержавеющей стали. Провода проходят в изолирующих керамических бусах 3 и подсоединяются к клеммам 5 головки термопреобразователя сопротивления. К линии] связи преобразователь подсоединяют через сальниковое уплотнение

На технологических трубопроводах преобразователь вставлиют в гнездо и укрепляют штуцером 6. Монтажная длина термопреобразова-і телей—от 10 до 3150, диаметр защитной арматуры—от 10 до 300 мм.

Статические характеристики преобразования стандартизированы (ГОСТ 6651—78) и выражают зависимость сопротивления чувстви­тельного элемента от измеряемой температуры. Характеристика обоз­начается 1П, 100П, ЮМ, 100М и т. д. Число (1, 10, 100) обозначает сопротивление чувствительного элемента при 0е С (1, 10, 100 Ом), а буква — материал чувствительного элемента.

По точности измерения преобразователи выпускают пяти классов, которые обозначают римскими цифрами. Платиновые термопреобра­зователи сопротивления применяют для измерения температуры в диа­пазоне минус 260 — плюс 1100° С, а медные — минус 200 — плюс -1 200® С. Применение преобразователей ограничено как из-за сравнительно низкой максимальной температуры, так и из - за значительных размеров каркаса чувств и-1 тельного элемента.

Рис. 72. Термоэлектри­ческий преобразователь кромель-копель (ТХК): / — корпус, 2 — фланец.* S — головка с уплотнением

Термоэлектропреобразователи п римен я ют для измерения температуры в пределах до 1800° С (ГОСТ 6616-74).

Действие термопреобразователя основано на следующем принципе. Если спаять два стержня из различных металлов, а затем спа-^ янный (горячий) и свободные (холодные) концы поместить в среды с различными тем­пературами, то между свободными концами стержней возникает разность потенциалов] Свободные концы соединяют с приемником тока и получают электрическую цепь, в ко­торой находится источник э. д.с. Величина термоэлектродвижущей силы (э. д.с.) в цепи зависит от разности температур, в которые помещены свободные и спаянные концы пре­образователя, и от свойств металлов или сплавов, из которых изготовлены стержни.

В промышленности применяют преобра­зователи из следующих сплавов: хромель] копель (ХК), хромель-алюмель (ХА), плати] нородий-платина (ПП), платинородий (30% родия)-платинородий (6% родия) (ПР). Каждый тип термоэлектрического преобразователя (ХК, ХА, ПП, ПР) имеет свою градуировочную характеристику — зависимость между разницей температур горячего и холодных концов и величиной воз­никающей между ними т. э.д. с.

Термопреобразователь устроен аналогично термопреобразователю сопротивления (рис. 72). Чувствительный элемент, помещенный в корпус /, представляет собой спай термоэлектродов, припаянный к серебряному диску (горячий конец). Термоэлектроды изготовляют из указанных выше металлов или сплавов. Термоэлектроды выведены через каналы изолирующих бус на клеммы головки 3. К корпусам аппаратов или трубопроводов термоэлектропресбразователь крепят штуцерами или фланцами.

Сложность применения термоэлектропреобразователей заключает­ся в необходимости стабилизации температуры их свободных (холод­ных) концов. Если температура холодных концов, т. е. температура окружающего воздуха, будет изменяться, а температура, измеряемая в точке погружения горячего конца, останется неизменной, значения т. э.д. с. тоже будут изменяться. Нечувствительности системы измере­ния к колебаниям температуры холодных концов достигают путем термостатироваиия холодных концов термоэлектрспреобразователя, электрической компенсацией температурных влияний в месте уста­новки термоэлектропреобразователя пли электрической компенса­цией влияний в месте установки вторичного прибора.

На практике в основном применяют последний способ, при котором соединительную линию между термоэлектропреобразователем п вторичным прибором монтируют специальными компенсационными проводами. Для каждого типа термоэлектропреобразователя установ­лена определенная марка компенсационных проводов. При подсоеди­нении холодных концов термоэлектропреобразователя к компенса­ционным проводам между каждым термоэлектродом и проводом обра­зуется дополнительная термопара. Материалы компенсационных про­водов и способ их подключения выбирают такими, чтобы т. э.д. с. каж­дой дополнительной термопары были равны между собой и включены встречно. В этом случае суммарная т. э.д. с. будет зависеть только от разности температур горячего конца термоэлектропреобразователя и свободных концов компенсационных проводов, подключаемых на вход вторичного прибора. Во вторичном приборе устанавливают устройст­во, которое автоматически вносит поправку в величину т. э.д. с. в за­висимости от температуры, при которой находятся свободные концы компенсационных проводов внутри прибора.

Манометрические термометры (ГОСТ 8624—71) применяют для измерения температуры в зоне аппарата. Принцип действия мано­метрических термометров основан на зависимости между температу­рой и давлением жидкости или газа при постоянном объеме. Измери­тельная система термометра заполняется жидкостью или газом. Тер» мобаллон 7 (рис. 73, а) погружают в среду, температура которой должна быть измерена. С помощью капилляра 6 термобаллон 7 сое- линяют с манометром 9. При измерении температуры среды, в которую погружен термобаллон, изменяется давление заполняющей систему жидкости или газа. Через капилляр 6 это давление подводится к пру­жине t (рис. 73, б), припаянной к корпусу 8. При повышении темпе­ратуры термобаллона 7 давление заполняющего систему газа увели­чивается и под его действием раскручивается манометрическая пру­жина. При уменьшении температуры пружина соответственно закру­чивается. Через тягу 4 перемещение конца пружины передается на метры тяго - и напоромеры с сильфонными и мембранными чувстви­тельными элементами. Силъфон представляет собой гофрированную цилиндрическую емкость, которая изменяет свои линейные размеры при перепаде давлений внутри и вне ее. Сильфон подпружинивается спиральной пружиной 1 (рис. 74). Если повышается давление в корпу­се 3 сильфонного механизма, то сильфон сжимает пружину 1 и шток 4

Рис. 73. Общий вид (а) и конструкция (б)
манометрического термометра:

1 — пружина, 2 — стрелка, 3 — трибко-секторный
механизм, 4 — тяга. 5 — ось, 6 — капилляр, 7 —
термобаллон, в — корпус, 9 — показывающий при-
бор (манометр)