Машинист ЦТЩУ паровыми турбинами (стр. 1 )

Машинист ЦТЩУ паровыми турбинами

Билет 2, Билет 8

Типы термометров. Понятие о термопаре. Наиболее распространенные термопары.

Температура — физическая величина, характеризу­ющая степень нагретости тела.

Для определения температуры установлены температур­ные шкалы: международная практическая (стоградусная) и абсолютная термодинамическая — шкала Кельвина. Исход­ными значениями при построении шкалы температуры и опре­делении единицы измерения (градуса) являются температу­ры перехода чистых веществ из одного агрегатного состояния в другое.

В Международной системе измерений СИ единицей изме­рения температуры является градус Кельвина (Т К).

В промышленных измерениях отсчет температуры ведется по шкале Цельсия (t °С). Для шкалы Кельвина температура абсолютного нуля соответствует —273,16 °С. Поэтому темпе­ратурную шкалу Кельвина (Т К) и шкалу Цельсия (t °С) связывает следующее соотношение: TК = t °С + 273,16 °С.

Например, если температура объекта, измеренная по шка­ле Цельсия, составляет 100 °С, то по шкале Кельвина она будет равна: T К = 100 °С + 273,16 = 373,16.

ЖИДКОСТНЫЕ СТЕКЛЯННЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ

Принцип действия термометров основан на объемном расширении жидкости, находящейся в стеклянном расшири­теле, под действием температуры. В качестве рабочей жидко­сти, помещенной в стеклянный расширитель, используется ртуть, спирт, толуол, керосин и т. д. Рабочая часть термомет­ра (расширитель) устанавливается в зону контролируемой температуры; при нагревании расширителя жидкость увели­чивается в объеме: Vt=V0(1+gt), где V0— объем жидкости при 0°С, Vt — объем жидкости при нагревании на 1°С; g— коэффициент объемного расширения, t — разность температур, °С.

При увеличении температуры объекта увеличивается объем жидкости в расширителе, за счет этого жидкость поднимается вверх по капилляру и устанавливается на со­ответствующей высоте, пропорционально температуре нагре­ва. Отсчет температуры производится по шкале, отградуиро­ванной в градусах Цельсия.

Цена деления шкалы зависит от внутреннего диаметра капилляра и типа рабочей жидкости.

Устройство и общий вид жидкостных стеклянных термо­метров представлен на рис. 3.1.

В зависимости от формы нижней (рабочей) части термо­метры подразделяются на прямые — типа А и угло­вые — типа Б с углом 90 или 135°.

Рис. 3.1. Ртутные стеклянные термометры:

а — прямые типа А, б — угловые типа Б, в — электроконтактные; 1 — кор­пус, 2 — шкала, 3 — капилляр, 4 — расширитель, 5 — заглушка, 6 — кон­такты

Стеклянные термометры выпускают двух видов: техниче­ские и лабораторные. Для защиты приборов от механических повреждений используют защитные оправы типов А, Б, В. Эта маркировка соответствует рабочему давлению измеря­емой среды — низкое, среднее, высокое.

В основном такая группа приборов используется для местного контроля температуры технологических объектов, трубопроводов и т. д.

Основные правила монтажа жидкостных стеклянных термометров

1. Правильно выбрать место контроля температуры (не­льзя использовать место, значительно удаленное от истинного значения контролируемой температуры; без использования теплоизоляции).

2. Правильно смонтировать гильзу для «отбора» темпера­туры (рабочая часть термометра — расширитель — должна находиться в середине потока измеряемой среды).

3. Установить в гильзу термометр с соответствующей оп­равой.

4. Для теплопередачи залить гильзу любым машинным маслом.

МАНОМЕТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ

Принцип действия приборов основан на использовании зависимости изменения давления рабочей жидкости, поме­щенной в постоянный объем датчика, от температуры измеря­емого объекта.

На рис. 3.2 и 3.3 показаны общие виды приборов данной группы. Термобаллон 1 устанавливают в зону контролируе­мой температуры; при изменении температуры объекта изме­няется объем рабочего вещества в замкнутой системе при­бора. Это приводит к изменению давления, действующего на манометрическую пружину, которая, деформируясь, переме­щает за счет передаточного механизма измерительную стрел­ку прибора.

Термобаллон 1 изготовляют из латуни или стали. В за­висимости от предела измерения температуры он имеет длину 120—160 мм и диаметр 18—25 мм. Капиллярная трубка 2, соединяющая термобаллон и измерительный прибор, изго­товлена из стали или латуни; внутренний диаметр трубки 0,3—0,5 мм. Для защиты от механических повреждений она защищена по всей длине металлорукавом.

Рис. 3.2. Манометрические термометры:

а — типа ТПГ-СК, б — типа ТС-100: / — термобаллон, 2 — капилляр, 3 — прибор; в — монтаж прибора

Рис. 3.3. Термометр самопишу­щий регулирующий ТСГ-711р: 1 — термобаллон, 2 — капилляр, 3 — стрелка, 4 — задатчик, 5 — кор­пус

Как правило, приборы. данной группы имеют элек­трические сигнальные кон­такты, используемые в цепях управления и автоматики тех­нологических процессов.

За счет большой массы датчика (термобаллона) дан­ные приборы имеют значительные запаздывания (инерцион­ность) показаний в пределах 40—80 с.

Манометрические термометры используют как для местного, так и дистанционного контроля температуры. Дат­чик температуры (термобаллон) устанавливают в контроли­руемой зоне, а сам прибор может монтироваться в щитах и пультах, с учетом длины соединительной капиллярной труб­ки. Монтажная длина трубки в зависимости от модификации прибора составляет 2,5; 4; 6; 10; 16; 25 м.

В табл. 3.1 приведены основные типы манометрических приборов для измерения и дистанционного контроля темпера­туры объектов.

В табл. 3.2 указаны основные неисправности электро­контактных манометров типов ТПГ-СК, ТСГ.

3.1. Основные типы манометрических приборов для измерения температуры

Тип прибора	Назначение	Пределы измерения, °С	Особенности конструкции прибора
ТС - 100 ТПГ-СК ТКА-160 ТПЖ-4	Для местных изме­рений и сигнализа­ции	0—100 0—200 0—400	Имеют сигнальное устройство

ТЖС-711 ТЖС-712 ТГС-711 ТГС-712

Для дистанционно­го контроля и запи­си параметра на диаграмме

от — 50 до + 50 0—150 0—200 0—300 0—400

Имеют самопишу­щий узел

ДАТЧИКИ — ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТЕМПЕРАТУРЫ

При измерении температуры объектов широко использу­ются датчики температуры — термометры сопротивления и термоэлектрические преобразователи температуры (термо­пары).

Эти типы датчиков самостоятельно не могут измерять температуру объектов, а работают для этих целей только со специальной группой измерительных приборов.

Термометры сопротивления — датчик для измерения температуры — конструктивно выполняется на­моткой медной или платиновой проволоки 2 на изоляционный каркас 1 (рис. 3.4). Для защиты от механических поврежде­ний и удобства монтажа термометры сопротивления заключа­ют в защитную арматуру различных модификаций. Общий вид датчиков представлен на рис. 3.5.

Принцип действия таких датчиков основан на изменении их электрического сопротивления от температуры объекта. В общем виде зависимость имеет вид Rt = R0(1+at), где Rt — сопротивление датчика при его нагревании на t°C; R0 — сопротивление датчика при 0°С; a — температурный коэффициент.

Изменение электрического сопротивления термометра со­противления — датчика с изменением теплового колебания кристаллической решетки металла: чем выше температура датчика, тем выше колебания решетки и степень подвижности свободных электронов, а следовательно, больше электриче­ское сопротивление.

Характеристики термометров сопротивления различных типов и их градуировки представлены в табл. 3.3 — 3.7.

Рис. 3.4. Конструкция термомет­ров сопротивления:

а, б — платиновые, в — медный; 1 — изоляционный каркас, 2 — обмотка, 3 — выводы

Термопара (термо­электрический преобразова­тель температуры) представ­ляет собой спай двух провод­ников (термоэлектродов). При нагревании «горячего» спая на концах «холодного» спая образуется термо-э. д.с. пос­тоянного тока (рис. 3.6).

Согласно эффекту Зеебека, в замкнутой электриче­ской цепи, образованной дву­мя разнородными проводни­ками, возникает термо-э. д.с., пропорциональная разности температур спаев и не зависит от других параметров: диа­метра (сечения), длины и удельного сопротивления термоэлек­тродов, т. е. ЕAB = f(t°C).

В табл. 3.8 представлены технические характеристики основных типов термоэлектрических преобразователей (тер­мопар).

Рис. 3.5. Общий вид термометров сопротивлений различных типов:

а — ТСП-883, б — ТСП-410, в — ТСП-8012, г — ТСП-712

3.3. Технические характеристики термометров сопротивления

Тип датчика	Материал обмотки	Градуировка	Сопро­тивление при 0 °С, Ом	Область измеряемых температур, °С
ТСМ	Медь	10 М	10	От —50 до +200
50 М	50	» —50 » +200
100 М	100	» —200 » +200
ТСП	Платина	10 П	10	От —200 до +100
50 П	50	» —260 » +100
100 П	100	» —260 » +100