Андреев Е.Б., Ключников А.И. и др. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 3

МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ

3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ

Приборы для измерения температуры основаны на изменении

следующих свойств вещества при изменении температуры:

На изменении объёма тела - термометры расширения:

• изменение линейного размера-дилатометры;

• изменение давления рабочего вещества в замкнутой каме-

ре - манометрические термометры.

На изменении сопротивления - термометры сопротивле-

ния:

• термометры из благородных металлов - платины;

• термометры из неблагородных металлов;

• полупроводниковые термометры (термисторы).

Основанные на явлении термоэффекта - термопары.

Использующие оптические свойства вещества - оптические

термометры или пирометры:

• радиационные пирометры;

• яркостные пирометры;

• цветовые пирометры.

Таблица 3.1

Устройства для измерения температуры и их диапазоны измерения

Используемый

физический эффект

Наименование устройства

Пределы длительного

измерения

температуры, "С

Используемый

физический эффект

Наименование устройства

Нижний

Верхний

Тепловое расшире-

Жидкостные стеклянные термо-

-190

600

ние метры

Изменение давления Манометрические термометры

-160 60

Изменение электри- Электрические термометры со-

-200

500

ческого сопротив- противления

-90

180

ления Полупроводниковые термометры

-90

180

сопротивления

Термоэлектрические Термоэлектрические термометры

-50 1600

эффекты (термопары) стандартизованные

Термоэлектрические термометры

1300 2500

(термопары) специальные

Тепловое излучение Оптические пирометры

700 6000

Радиационные пирометры

20 3000

Фотоэлектрические пирометры

600

4000

Цветовые пирометры

1400

2800

Использующие прочие свойства вещества:

• шумовые термометры, использующие зависимость уровня

шума от температуры (для измерения низких температур);

• резонансные термометры, использующие зависимость резо-

нансной частоты от температуры;

• термометры, использующие свойства р-п переходов.

В табл. 3.1 приведены наиболее распространенные устройства

для измерения температуры и их диапазоны измерения.

3.2. МАНОМЕТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ

Действие манометрических термометров основано на свойстве

изменения давления вещества в замкнутом объёме под действием

температуры. Замкнутая измерительная система манометрическо-

го термометра (рис. 3.1) состоит из чувствительного элемента,

воспринимающего температуру измеряемой среды - металличе-

ского термобаллона 1, рабочего манометра 2 для измерения дав-

ления в системе, длинного соединительного металлического ка-

пилляра 3. При изменении температуры измеряемой среды дав-

3.3. ТЕРМОПАРЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕРМОЭФФЕКТА

Рис. 3.5. Конструкция термоэлектрического

преобразователя

Рис. 3.9. Схема рас-

положения термопа-

ры в теплоизолиро-

ванном участке тру-

бопровода

• Располагать термопару в набегающем потоке.

• Участок, где располагается термопара, теплоизолировать,

чтобы температура корпуса и среды были равны.

• Ориентировать термопару вдоль изотерм.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ТЕРМОПАРЫ К КОНТРОЛЛЕРУ

На рис. 3.10 приведена блок-схема модуля измерительного

канала для термопары при её подключении к контроллеру. Из-

мерительный канал включает в себя схему защиты от перена-

пряжения, инструментальный усилитель со схемами калибровки

смещения нуля и усиления, фильтр низких частот с частотой

Рис. 3.10. Блок-схема измерительного канала термопары

среза 2 Гц для подавления промышленных помех, детектор об-

рыва термопары с индикатором и, наконец, отдельные датчики

температуры холодного спая для каждого входа. Задачи компен-

сации температуры холодного спая, линеаризации и обнаружения

неисправностей датчика возложены на программное обеспечение.