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温度测量的两种方法及工具介绍

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。装置工艺操作人员配有手持式红外测温仪,可以对工艺管道和相关设备节点机泵温度进行测量。图1-9 热电偶在装置现场四、压力式温度计压力式温度计是根据密闭容器中液体或气体受热后压力的升高反映被测温度,从而进行温度测量的。

温度测量的两种方法及工具介绍

温度是表征物体冷热程度的物理量,是化工生产过程中最普遍而重要的工艺操作参数,温度的测量与控制是保证生产正常进行,获得合格产品,实现生产安全、稳定、长周期运行、优质低耗的重要保障。例如炼油厂蒸馏装置常压塔塔顶温度一般要求控制90~125℃,塔顶温度直接关系到塔顶汽油的产量和质量,所以塔顶温度的控制是产品质量调节的主要手段。同时在生产发生变化时,温度控制也会随之发生变化,例如原油性质变轻,轻组分增大,压力上升,汽油干点偏低,就要适当提高塔顶温度。温度操作或控制不当,也是引发事故的常见原因,例如2014年3月四川省某化工有限公司冶炼炉当班操作工人在操作过程中,未注意到炉底温度升高,未采取及时有效措施,导致炉底被烧穿,高温炉料泄露着火,致使三名工人死亡。

温度不能直接加以测量,只能借助与冷热不同的物体之间的热交换,以及物体的某些物理性质随冷热不同而变化的特性,来加以间接的测量。

温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。我们常用的大都是接触式,可分为玻璃管温度计、压力式温度计、双金属温度计、热电阻温度计、热电偶温度计等。接触式测温仪表比较简单、可靠、测量精度高,但由于与被测介质需要进行充分热交换,故存在温标延迟的现象。非接触式测温仪表有光学温度计、辐射温度计等,如红外测温仪,是通过热辐射原理来测量温度的,不需要与测量介质接触,测量范围广,不受测温上限的限制,反应快,但受物体的发射率、测量距离等外界因素的影响,误差比较大。

一、手持式红外测温仪

手持式红外测温仪是一种利用红外接收原理测量物体的测量计,使用时,只须方便的将探测窗口对准所需测量位置,就能快速、准确地测得温度(如图1-4和图1-5)。

图1-4 手持式红外测温仪

图1-5 操作人员用手持式红外测温仪测量温度

红外测温技术在石油化工生产过程中,在产品质量控制和监测,设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥着重要作用。装置工艺操作人员配有手持式红外测温仪,可以对工艺管道和相关设备节点机泵温度进行测量。

二、双金属温度计

双金属温度计是有两种膨胀系数不同的金属薄片叠焊在一起的测温元件。将双金属的一端固定,如果温度升高,双金属片受热后由于两种金属片的膨胀系数不同而产生弯曲变形,弯度的程度与温度高低成正比(如图1-6)。

图1-6 双金属片螺旋形感温元件

为了提高仪表的灵敏度,工业上应用的双金属温度计是将双金属片制成螺旋形,如图1-6,一端固定在金属保护管的下部,另一端为自由端,与插入螺旋形双金属片的中心转轴焊接在一起。当被测温度发生变化时,双金属片自由端发生位移,使中心轴转动,经传动放大机构,由指针指示出被测温度值。

双金属温度计[如图1-7(a)~(c)]可以直接测量各种生产过程中的液体、蒸汽和气体介质温度。现场显示温度,直观方便,安全可靠,使用寿命长,多种结构形式,可满足不同要求。但缺点是测量精度低,量程和使用范围均有限,不能远距离传送。

图1-7 双金属温度计在装置现场(www.xing528.com)

三、热电偶温度计

热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度,是测量温度的传感器,通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用[如图1-8(a)(b)]。

图1-8 热电偶的结构

热电偶温度计是由两种不同材料的导体A、B(热电极)焊接而成的。热端插入被测介质中,另一端与导线连接,形成回路。若两端温度不同,回路中就会产生热电势,热电势两端的函数差即反应温度。热电偶在工业测温中占了较大比例,生产过程远距离测温很大部分使用热电偶。

热电偶温度计的优点是体积小,安装方便,信号可远传作指示、控制用,测温范围宽,能够测高温,价格低,精度高[如图1-9(a)(b)]。

图1-9 热电偶在装置现场

四、压力式温度计

压力式温度计(如图1-10)是根据密闭容器中液体或气体受热后压力的升高反映被测温度,从而进行温度测量的。温包、毛细管和弹簧管共同构成一个封闭容器,其中充满工作物质。温包直接与被测介质接触,把温度变化传递给内部工作物质。压力式温度计具有结构简单、反应速度快、灵敏度高、读数直观的特点,集合了玻璃棒温度计、双金属温度计的优点,可以实现远传、防震、防腐、电接点、温度信号变送,是目前使用范围较广、性能较全面的一种机械式测温仪表。

图1-10 压力式温度计

五、热电阻温度计

热电阻温度计(如图1-11)是利用金属导体或半导体的电阻值随温度变化的性质,将电阻值的变化转换为电信号,从而进行温度测量的。常有的热电阻材料有铂、铜、镍,它们温度系数大,电阻率大,热容量小,是敏感测温元件。

图1-11 热电偶温度计

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