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温度、压力、流量设备及原理讲解人：,第一章 温度检测及仪表,一、温度检测方法二、温度检测仪表,温度检测的基本知识温度：反映物体冷热程度的物理量温度概念的建立及测量：以热平衡为基础温度最本质的性质：当两个冷热程度不同的物体接触后会产生 热交换，换热结束后两个物体处于热平衡状态，则它们具有相同的温度温标摄氏温标把标准大气压下的纯水冰水混合物定为0度，沸点定为100度，在0度和100度之间分成100等分，每一份为1摄氏度，符号为℃ 华氏温标 规定在标准大气压下纯水的冰水混合物为32度，纯水的沸点为212度，将其180等分，每一份为1华氏度，符号为℉ 热力学温标又称开尔文温标，单位为开尔文（K） 国际实用温标最新温标是1990年国际温标（ITS—90）,温度检测方式测温元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等， （1）膨胀式温度计（2）热电效应温度计（3）热电阻温度计（4）其他原理的温度计非接触测温测温元件不与被测物体接触，而是通过辐射能量进行热交换，有辐射能的大小来推算被测物体的温度1）辐射式温度计（2）光电温度计（3）比色温度计（4）红外温度计,应用膨胀原理测温,双金属温度计的结构双金属温度计是利用两种膨胀系数不同的金属片焊接在一起制成的测温元件，结构简单、牢固。

双金属片的一端为固定端，另一端为自由端受热后由于两种金属片的膨胀系数不同而使自由端产生弯曲变形，弯曲的程度与温度的高低成正比应用热电效应测温（热电偶）测量原理,两种不同的金属A和B构成闭合回路当两个接触端t≠t0时，回路中会产生热电势,闭合回路电势,如果能使冷端温度t0固定,总电势就只与温度t成单值函数关系,常见的标准热电偶,分度表——热电势与热端温度之间关系 镍铬—镊硅热电偶（K）分度表（ITS-90）,参考端温度为0℃,,,补偿导线法 计算修正法 冷端恒温法自动补偿法（补偿电桥法 ）,出现的问题 在实际的使用过程中，冷端温度t0往往不能维持在0℃，且受环境影响较大，分度表对应的电势与实际输出电势之间存在误差，必须对冷端进行处理 解决方法,补偿导线法 导 线 热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响，把热电偶的冷端延伸到温度恒定或温度波动较小的地方，选用一种具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属 功 能,一、实现了冷端迁移二、降低成本,,,使用补偿导线应注意的问题,补偿导线只能在规定的温度范围内，一般为（0~100℃）与热电偶的电势相等或相近 不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同 热电偶和补偿导线的两个接点处要保保持相同温度 补偿导线分正负极，需分别与热电偶的正负极相连 补偿导线的作用只是延伸热电偶的冷端，当冷端温度t0≠0时，还需进行补偿与修正。

设：冷端温度恒为t0（t0≠0）被测温度为t修正公式 E（t,0）=E(t,t0)+E(t0,t)主要应用于实验室的测温，由于需要人工计算、查表，不能应用于生产过程的连续测温,计算修正法,,被测量温度t的热电势,,测量得出的热电势,,冷端t0的热电势,自由端恒温法,适用于实验室中精确测量和检定热电偶时使用俗称冰浴法,自动补偿法（电桥补偿法）,根据各类热电偶的型号选择配套的补偿电桥,热电偶的结构形式,工业热电偶示意图1—接线盒；2—保险套管；3—绝缘套管；4—热电偶丝,1.普通型装配式结构,通常由热电极、绝缘材料、保护套管和接线盒等主要部分构成绝缘材料通常采用带孔的高温陶瓷管，热电极从陶瓷管的孔中穿过，保护套管的材料应具有耐高温、耐腐蚀、气密性好、机械强度高、热导率高等性能，目前有金属、非金属、金属陶瓷3类，其中不锈钢是常用的一种，可用于温度在900℃以下的场合2.铠装热电偶,铠装热电偶是由热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成的组合体，可做的很细很长，可任意弯曲套管材料一般为铜、不锈钢或镍基高温合金等，热电极与套管间填满绝缘材料粉末，常用的绝缘材料为氧化镁、氧化铝等。

铠装热电偶特点：测量端热容小，动态响应快，机械强度高，广泛应用于工业部门3.多点式热电偶,适用于生产现场存在温度梯度不显著，须同时测量多个位置或位置的多处测量广泛应用于化肥合成塔、储存罐等装置4.防爆型热电偶,防爆型热电偶是利用间隙防爆原理，设计具有足够强度的接线盒等部件，将所有会产生火花、电弧和危险温度的零件都密封在接线盒腔内，当腔内发生爆炸时，能通过接合面间隙熄火和冷却，是爆炸后的火焰和温度传不到腔外，从而进行隔爆,,隔爆型热电偶的特点多种防爆形式，防爆性能好；压簧式感温元件，抗振性能好；测温范围大；机械强度高，耐压性能好,应用热电阻原理测温,测量原理 ：导体或半导体的电阻值随温度变化分类 一、金属热电阻（大多数具有正的热阻温度系数，温度升高电阻值增大，一般温度每升高1℃，电阻值约增加4%~6%）二、半导体热敏电阻（大多具有负温度系数，温度每升高1℃，电阻约减少2%~6%）,金属电阻,要求：电阻温度系数大，工作范围内，物理和化学性质稳定，不易被介质腐蚀电阻随温度变化保持单值函数，最好是线性关系，复现性好，价格便宜目前最广泛使用的是铂、铜材料1）铂电阻（WZP）测温范围：-200~850℃，高温下只适合氧化气氛使用。

铂电阻阻值与温度的关系是一个典型非线性函数，一般工业用的 铂电阻值可以用下式表示：Rt= R0(1+At+Bt2) (0℃≤t850℃)Rt= R0{1+At+Bt2+C[t3(t-100)]}Rt为温度在t℃时铂电阻的电阻值；A、B、C为常数中国规定工业用的铂电阻R0=10Ω和R0=100Ω分度号为pt10和pt100,（2）铜电阻（WZC） 测温范围：-50~150℃铜电阻容易加工和提纯，线性较好，价格便宜铜电阻的电阻值和温度关系可以表示为 Rt= R0（1+At+Bt2+Ct3)Rt为温度在t℃时铜电阻的电阻值；A、B、C为常数中国规定工业用铜电阻R0=50Ω和R0=100Ω分度号为Cu50和Cu100,热电阻结构,热电阻包括：电阻体、结缘套管、接线盒一般是将电阻丝绕在云母或石英、陶瓷、塑料等绝缘骨架上固定后套上保护套管，在电阻丝与套管之间填充导热材料热电阻结构形式：普通型、铠装型、铠装型铠装热电阻与铠装热电偶相似,防腐热电阻（外包覆聚四氟乙烯，适用于石油、化工各种腐蚀性介质中测温）,端面热电阻（适用于测量汽轮机轴瓦或其他机体表面温度）,热电阻接线方式,热电阻的端子有三种不同的连接方式：二线式、三线式和四线式，二线式测量回路与传感器不太远的情况。

在距离较远时，为消除引线电阻受环境温度影响造成的测量误差，需要采用三线式或四线式接法,（a） (b) (c),温度变送器,温度变送器的作用是将热电偶或热电阻输出的电势值或电阻值转换成统一标准信号，再送给其他元件组合仪表进行指示、记录或控制图为使用温度变送器的温度检测系统组成图,,温度变送器组成测温系统,测温元件的安装事项,插入深度要求（ D为被测管道外径）一般流体： D≤250mm 宜为70D＞500mm 宜为300D≤500mm 宜为½D高温高压蒸汽：D＞250mm 宜为100 mm 风烟煤粉管道：（1/3~½）D 绝缘要求热电偶的绝缘要求：R＞1000MΩ(用500V绝缘电阻表测量 MΩ▪m )热电阻的绝缘要求：R＞100MΩ(用500V绝缘电阻表测量) 插入方向要求保证测温元件充分接触，最好是迎着被测介质流向插入，正交90°也可，切勿与被测介质形成顺流 测温元件安装注意事项热电偶或热电阻的接线盒的出线孔应朝下，以避免积水或灰尘等接触不良，防止引入干扰信号，检测元件应避开热辐射强烈影响处。

要密封安装孔，避免被测介质溢出或冷空气吸入而引入误差第二章 压力检测及仪表,压力基本概念1、是指均匀垂直作用在单位面积上的力 F/S2、单位：帕斯卡，简称帕（pa）工程上常用兆帕（Mpa）在工程技术上，目前仍使用的压力单位还有：工程大气压、物理大气压、巴、毫米汞柱和毫米水柱1pa=1N/m2=106pa1工程大气压=1kg/cm2=9.80665×104pa≈0.1Mpa,3.表示方法,工程中压力的表示方式有：表压、负压（真空度）、差压、绝对压力绝对压力：物体所承受的实际压力，其零点为绝对真空表压力：高于大气压力时的绝对压力与大气压力之差负压（真空度）大气压力与低于大气压力的绝对压力值差工业中所用仪表的压力指示值大多数为表压和差压表压、绝对压力、负压（真空度）、差压之间的关系,（1）液柱式压力检测它是根据流体静力学原理，把北侧压力转换成液柱高度，多为玻璃管式 （2）弹性式压力检测是根据弹性元件受力变形的原理将被测压力转换成弹性元件的位移，有弹簧管、膜片、波纹管 （3）电气式压力检测是利用敏感元件将被测压力直接转换成各种电量，如电阻、电荷量等 （4）活塞式压力检测根据液压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量，普遍被用作标准仪器对压力检测仪表进行检定。

电厂生产中常用的为弹性式压力检测,4.测压仪表的分类,1.测量原理：用弹性敏感元件作为压力敏感元件，把压力转换成弹性敏感元件的位移，弹性敏感元件的位移可以通过传动机构带动指针直接指示被测压力，也可以用适当的转换元件把弹性敏感元件的位移变换成电信号输出弹性式压力计,弹簧管式弹性元件：单圈弹簧管、多圈弹簧管； 薄膜式弹性元件：膜片、膜盒； 波纹管式弹性元件：波纹管,2.弹性元件,将截面为椭圆形的金属空心管弯成270°圆弧形，顶端封口，当通入压力 后，它的自由端就会产生位移测压范围较宽，可高达1000MPa1）单圈弹簧管,（2）多圈弹簧管,为了在测低压时增加位移，可以将弹簧管制成多圈状单圈弹簧管,多圈弹簧管,用金属或非金属材料做成的具有弹性的圆片（有平膜片和波纹膜片）在压力作用下，其中心产生变形位移，可测低压3）膜片,膜片,（4）膜盒,将两张金属膜片沿周口对焊，内充硅油使膜片增加强度膜盒,位移最大，可测微压（＜1MPa）,（5）波纹管,波纹管,,电接点压力表,在普通弹簧管压力表的基础上稍填部件，便可成为电接点信号压力表增加两个报警针，上面分别装静止触点1和4，指示针上装动触点2分别用软导线引至输出接线柱。

电接点压力表,差压（压力）变送器,变送器的作用：将液体、气体或蒸汽的压力、流量、液位等工艺参数转换成统一的标准信号，作为作为指示记录仪、运算器或调节器的输入信号，以实现对上述参数的显示、记录或自动控制,变送器,1.力平衡式差压变送器：基于力平衡原理工作 2.电容式差压变送器：采用差动电容作为检测元件 3.扩散硅式差压变送器：采用硅杯压阻传感器作为敏感元件 4.智能型差压（压力）变送器：增加微处理器电路力平衡式属于早期产品，下面主要介绍电容式和扩散硅式变送器,差压变送器的类型,电容式变送器,电容式变送器 主要由隔离膜片、测量膜片、电容固定极板、绝缘体、引出电极等组成隔离膜片与被测介质接触，膜片1与3之间为一室，膜片2与3之间为另一室，两室各自封闭，内充硅油（或氟油），组成两室结构的单元被测压力PL和PH分别加于左右两个隔离膜片（1、2）上，经硅油将压力传送到测量膜片3上在两侧压力差的作用下膜片可以产生微小的位移，在测量膜片左右，有两个用真空蒸发在玻璃凹球面上的金属固定电极当测量膜片向一侧位移时，它与两个固定电极间的电容一个增大，另一个减小，通过引出电极7测量这两个电容的变化便可知差压的数值。

这样测量部分就把压力或差压等被测参数的变化转换成差动电容的变化扩散硅式变送器,扩散硅压力传感器的结构连通介质工艺系统的高压腔和低压腔，它们之间的差压首先加到隔离膜片2、4上，通过封入液体（硅油）3再传送到半导体敏感元件5由于压阻效应，半导体扩散电阻体的阻值发生变化，将它们接成电桥电路，取出信号并进行放大，可得到4~20mA的直流输出信号。