電工儀表與熱工儀表的安裝應用
2010-11-24 10:15:00一、儀表的作用；儀表是將被測量（未知值或信息）轉換成可直接觀(guān)測的值或信息，并且還可以通過(guò)這些信息來(lái)控制或傳遞給其他設備的工具。
二、儀表按他的工作領(lǐng)域不同可分為兩類(lèi)。
（一）、電工儀表；如、電壓電流表、功率表、功率因數表、電能表、頻率表等。
（二）、熱工儀表；如、溫度測量?jì)x表、壓力側連儀表、流量測量?jì)x表、中量測量?jì)x表、各種物質(zhì)含量測量?jì)x表、各種分析儀表、各種控制儀表等。
三、下面先簡(jiǎn)單介紹一下熱工儀表：熱工儀表按測量方式不同可分為兩類(lèi)：
（1）非電量測量、（即不用電信號進(jìn)行測量的方式，如壓力表、溫度計等）。 （2）非電量的電測量、（即把物理狀態(tài)通過(guò)傳感器轉換成電信號進(jìn)行測量的 方式。如壓力數顯儀、溫度數顯儀等。）
四、電測量?jì)x表按作用不同可分為兩部分（一體化儀表除外）。一部分位檢測儀表（即一次表、傳感器）第二部分是顯示儀表（即二次表、測量顯示儀表）。
（一）、下面我們先介紹一下檢測儀表、傳感器：傳感器是、在感受被測環(huán)境變化的同時(shí)將此變化量轉換成（函數、線(xiàn)性或非線(xiàn)性的）電量輸出給顯示儀表。
1、傳感器的種類(lèi)很多、分類(lèi)方式也很多，下面我們按傳感器工作原理和信號傳遞方式分為兩類(lèi)：
（1） 壓電式有源傳感器：即能根據被測量的變化而產(chǎn)生變化的電流或電壓，如熱電偶和軸震動(dòng)等。
（2） 物理量無(wú)源傳感器：即能根據被測量的變化而自身的物理量（電阻、電容磁場(chǎng)）發(fā)生變化，壓力、差壓變送器和遠傳壓力計等。
2、下面我們認識一下熱電偶和軸震動(dòng)。
（1） 熱電偶是有兩種不同的、特殊材質(zhì)的金屬導體結合成回路組成，這兩根導體結合以后，結合點(diǎn)（稱(chēng)之為熱端）與接線(xiàn)端之間（稱(chēng)之為冷端）有溫差時(shí)、兩導體上就會(huì )產(chǎn)生感應電勢，電勢的大小隨感溫點(diǎn)溫度的變化成正比而變化，所以稱(chēng)他為熱電勢。
(2) 熱電偶的組成：偶絲、絕緣套管、保護管、接線(xiàn)板、接線(xiàn)盒。
（3） 熱電偶按使用環(huán)境和方式不同、有分為鎧裝熱電偶和裝配熱電偶。他們的主要區別是：鎧裝偶是將偶絲裝在帶有絕緣的金屬倒管里，他是不能拆裝的、但是他的氣密性好反應快、抗震性好能彎曲。裝配熱電偶是將偶絲套上絕緣套管后放進(jìn)保護管中，他的好處是：拆裝方便、可以換偶心便于維修，還有他的測量范圍比鎧裝偶大
（4） 偶的選型：(1、)根據偶所工作和被測的環(huán)境、溫度來(lái)選擇熱電偶。(2、)根據被測環(huán)境來(lái)選擇偶絲的材質(zhì)和保護管的材質(zhì)，下面兩列表我們可以參考： 表1、熱電偶測量范圍
熱電偶類(lèi)型 代號 分度號 長(cháng)時(shí)間范圍℃ 短時(shí)間范圍℃
鉑銠30-鉑銠6 WRR B 0—1600 1800
鉑銠10-鉑 WRP S 0—1400 1600
鎳鉻-鎳硅 WRN K 0—1200 1300
鎳鉻-銅鎳 WRE E 0—800 900
表2、熱電偶保護管的承受范圍
保護管材質(zhì) 長(cháng)期使用溫度 短期使用溫度
此參數必須在垂直按裝且沒(méi)有強烈氧化的情況下
鋼玉 1600 1800
高鋁 1300 1600
Cr25Ti(不銹鋼) 1000 1100
1Cr18Ni9Ti不銹鋼 -200—+800 900
碳鋼20＃ -100—+500 600
（3、）根據外部環(huán)境來(lái)選擇結構和按裝方式，比如、是不是需要防水、防濺、隔爆（根據環(huán)境來(lái)選擇隔爆等級），還有偶的固定方式、是閥蘭連接還是螺紋連接或無(wú)連接方式。偶直徑的選擇要根據環(huán)境的震動(dòng)性和對于偶的氧化程度 、還有偶的熱惰性來(lái)選擇。偶的精度等級要根據工況來(lái)選擇。注意、在震動(dòng)大的地方要用凱裝熱電偶，宜延長(cháng)使用壽命。如熱電聯(lián)產(chǎn)的汽機的循環(huán)水管道，現在全壞過(guò)了，以后我們要注意。
熱電偶的熱惰性
保護管直徑 保護管材質(zhì) 時(shí)間常數（秒）
￠16 非金屬保護管 90—180
金屬 90—180
￠20 非金屬保護管 小于180
金屬 小于180
￠25 非金屬保護管 小于300
(4、)偶長(cháng)度的選擇：如果是在管道上垂直安裝偶的插入深度（我們稱(chēng)他為小L）為保護管或連接頭的尺寸+管道的半徑，如果要傾斜45度安裝，其插入深度應為直形連接頭的尺寸+0.7被的管道外徑，也就是熱電偶要將其感溫點(diǎn)插入到被測管的中心,側溫元件感溫點(diǎn)：1）熱電偶的感溫點(diǎn)是器熱接點(diǎn)，2）熱電阻是其電阻棒的中心，電阻棒的長(cháng)度（鉑電阻為30-80mm，銅電阻為64mm，雙金屬溫度計是距前端50mm）。如果條件不允許的話(huà)，偶的插入深度應大于偶直徑的8—10倍。雙金屬溫度計其保護管長(cháng)度不大于300mm時(shí)，插入深度不小于70mm，如果大于300mm時(shí)，其插入深度不小于100mm 。偶的總長(cháng)度（我們稱(chēng)他為大L ）要保證其接線(xiàn)盒的溫度不超過(guò)100℃。
(5)、偶的安裝：（1、）選擇按裝地點(diǎn)，選擇按裝地點(diǎn)是要避開(kāi)高溫區和危險區，要選擇便于按裝和檢修的地方。在管道上安裝時(shí)除了偶的感溫點(diǎn)要插到管中心以外，還要注意液體的管道，在測量水平的液體管道的溫度時(shí)要盡量向下取點(diǎn)，避免有氣體的存在。在測量高溫高壓的氣體和液體時(shí)（如蒸汽管道和高爐爐體檢點(diǎn)），還要加與管道同材質(zhì)的保護管、壁厚2mm以上、（參考工況壓力）。如果被測量管道直徑小，安裝是要逆向介質(zhì)流向傾斜裝。如果是在其他物體中測量、如爐膛或煙道，那麼他的插入深度應不小于其保護管直徑的8—10倍。
（2、）安裝熱電偶時(shí)密封一定要做好，螺紋連接的一定要加淬火的銅墊，閥蘭按裝的要擾緊石棉繩，高溫時(shí)還要加耐火土，纏繞長(cháng)度是其保護管長(cháng)度的1/3。
(3、)熱電偶的連接，熱電偶與顯示表連接是要用補償導線(xiàn)，補償導線(xiàn)是將熱電偶的冷端引道恒溫或溫度波動(dòng)范圍小的地方，實(shí)計上是將冷端延長(cháng)，補償導線(xiàn)的熱電性能在0—100℃時(shí)、與其使用的熱電偶的材質(zhì)的特性是相同的。注意：補償導線(xiàn)和接線(xiàn)盒的溫度在常溫狀態(tài)下、不能過(guò)高，測量值才是最準確的，在2005年4月10日至4月18 日，熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐上集汽集箱的溫度一直偏高28 攝氏度左右，直到19 日下午、下了一場(chǎng)雨，隨著(zhù)氣溫的變化，熱電偶接線(xiàn)盒由原來(lái)的54攝氏度慢慢降到了26攝氏度，這是傳輸到主控室的信號也減小到了正常值。由于在測溫比較低的冬季測量的數據一直很穩定，所以我們判斷熱電偶的接線(xiàn)盒的溫度不能過(guò)高，要在常溫的環(huán)境中是最準確的。前面我們講的熱電勢是靠熱電偶冷端和熱端的溫差產(chǎn)生的，那現在電偶的冷端和熱端相距很遠、冷端的溫度未知，在正常測量時(shí)，冷端的溫度在零攝氏度時(shí)，冷端和熱端的測量值才是實(shí)際值，所以我們要消除由于冷端溫度影響而產(chǎn)生誤差。這誤差消除的方法很多，我們通常采用冷端補償法（即內部補償），原理是用感溫元件測量出冷端的實(shí)際溫度，然后與冷熱端的測量值相加，這時(shí)的結果才是實(shí)際測量值。也就是人為地在顯示值上加以修改，在顯示表和PLC內部有測溫元件還有設置冷端補償的參數。
（6）、軸震動(dòng)的工作原理：軸震動(dòng)傳感器又稱(chēng)磁電式傳感器，他是有特殊的線(xiàn)圈和永磁鐵心組成，傳感器固定在被測物體上，磁鐵手震動(dòng)后、磁力線(xiàn)切割線(xiàn)圈、產(chǎn)生微電勢，此信號傳送到顯示表、就得到了震動(dòng)數值。軸震動(dòng)是一體封裝的，其按裝地點(diǎn)隨設備定，安裝時(shí)一定固定緊，以免測量時(shí)有誤差。
3、下面我們了解一下無(wú)源式傳感器，熱電阻和壓力和差壓傳感器。（1）、熱電阻： 是靠感溫元件隨溫度的變化而阻值發(fā)生變化的特性來(lái)測量溫度的。熱電阻的種類(lèi)很多，我們通常所用的有：WZP系列、和WZC系列，W、表示溫度儀表，Z表示熱電阻，P、表示鉑電阻，C、表示銅電阻。下表可以體現出不同的熱電阻在不同溫度下工作范圍。
類(lèi)別 型號 分度號 測量范圍℃ 0℃電阻值（Ω）
鉑熱電阻 WZP Pt10 —200—+（玻璃、陶瓷骨架）
—200—+420（云母骨架） 10
Pt100 100
銅熱電阻 WZC Cu50 —50—+100 50
Cu100 100
( 2)、 熱電阻的感溫元件和熱電偶不同，鉑熱電阻是由直徑為Φ0.03—Φ0.05毫米的鉑絲擾在不同材質(zhì)的骨架上組成。銅電阻是由直徑為φ0.11毫米的絕緣鋼絲雙繞在塑料鼓架上組成，然后用導線(xiàn)將其引到接線(xiàn)盒。由于熱電阻的感溫元件太細，所以不能按裝載有振動(dòng)的場(chǎng)合。如這次熱電聯(lián)產(chǎn)工程中循環(huán)水管道的熱電阻，現在已經(jīng)壞了幾個(gè)了。熱電阻在安裝時(shí)感溫元件要放在管道中心。
( 3)、熱電阻的安裝與電偶基本相同。只是接線(xiàn)方式不同，熱電阻本體有兩線(xiàn)制和三線(xiàn)制：其實(shí)熱電阻感溫元件只有兩個(gè)接線(xiàn)端，三線(xiàn)制的熱電阻只是在任意一個(gè)接線(xiàn)端上并了一根導線(xiàn)引到了接線(xiàn)盒上。熱電阻外部連接有三線(xiàn)制和四線(xiàn)制：三線(xiàn)制為的是減去線(xiàn)路電阻，四線(xiàn)制的，其作用也是為了消除線(xiàn)路電阻、只是方式不同、更為精確了。熱電阻的導線(xiàn)要采用直徑為1.5mm2以上的銅導線(xiàn)，避免電阻過(guò)大給測量造成影響。
(4)、此圖為熱電阻接線(xiàn)原理：在A(yíng)和b之間加、250uA恒電流，此時(shí)（看三線(xiàn)制）在B和b之間由于線(xiàn)路電阻的存在會(huì )產(chǎn)生電壓，用總電壓bA減去二倍此電壓（即將A的線(xiàn)電阻也減去），就得到了準確的數值。 而四線(xiàn)制的熱電阻就更加精確了，他的A和b之間是250uA恒流源，a和B是電阻的電壓信號，此信號沒(méi)有電流，相當于直接測量電阻兩端電壓，這樣就得到了準確的數值了。
