Файл: Адабашьян А.К. Монтаж систем контроля и автоматики учебник для техникумов.pdf

коэффициента теплопередачи) и уменьшает влияние теплопотерь стенок трубы на результат измерения.

Наиболее правильной является установка термометра на ко­ лене трубопровода с восходящим потоком, так как при этом условия обтекания конца гильзы наиболее благоприятны (нет завихрений потока, рис. 34).

На горизонтальном трубопроводе диаметром 200 мм термо­ метр устанавливают наклонно к оси трубы (рис. 34), навстречу потоку. При диаметре трубопровода больше 200 мм термометр можно располагать перпендикулярно оси трубы.

На прямом вертикальном участке трубопровода с восходя­ щим потоком термометр всегда устанавливают наклонно, на­ встречу потоку. Устанавливать термометры на вертикальных трубопроводах с нисходящим потоком не рекомендуется.

На величину отвода тепла гильзой влияют средняя разность температур между измеряемой и внешней средой, а также кон­ струкция гильзы. Защитные гильзы для термометров изготов­ ляют из материалов, плохо проводящих тепло (например, из нержавеющей стали). Причем размеры головки (выступающей наружу части), толщина стенок и внутренний диаметр гильзы должны быть по возможности небольшими. Выступающие части защитных гильз тщательно покрывают тепловой изоляцией.

При установке незащищенного ртутного термометра (без гильзы) практически исключается отвод тепла от термобаллона. Однако вследствие влияния, оказываемого на показания неза­ щищенного термометра давлением измеряемой среды (сжатие стенок термобаллона с выдавливанием ртути в капилляр), а также вследствие недостаточной механической прочности тер­ мометра и трудности уплотнения места установки применение этого способа ограничивается областью небольших давлений.

§ 66. Установка манометрических термометров

Манометрические термометры отличаются от жидкостных бо­ лее прочной конструкцией и возможностью передачи результа­ тов измерений на большие расстояния. Манометрические тер­ мометры основаны на использовании зависимости давления жидкости, паров или газов, заполняющих термометр, от темпе­

ратуры.

Установка манометрического термометра показана на рис. 35. Термометр представляет собой замкнутую систему, состоящую из активной (рабочей) части — термобаллона, соединяющей ка­ пиллярной трубки и манометра. Система заполняетя жид­

костью или газом.

Термобаллон является элементом, воспринимающим темпе­ ратуру измеряемой среды, т. е. первичным прибором (приемни­ ком). Устанавливают его в среде, температуру которой нужно измерить. При нагревании термобаллона возрастающее давле­

222

ние жидкости, газа или пара кипящей жидкости через соедини­ тельную капиллярную трубку передается пружине проградуиро­ ванного прибора (манометра).

Жидкостный манометрический термометр градуируется обыч­ но при температуре 20° С. Если в рабочих условиях температу­ ра окружающей среды, в которой находятся капилляр и пружи­ на, будет резко отличаться от градуировочной, то это вызовет дополнительное расширение или сжатие жидкости, находящейся в системе, что приведет к значительной погрешности в измере­ нии. Для снижения погрешности длину и диаметр капилляра уменьшают. Поэтому жидкостные манометрические термомет­ ры, заполненные ртутью, применяют для передачи показаний лишь на небольшие расстоя­

действующей на основную стрелку в обратном направлении. При изменении температуры среды, окружающей капилляры, прира­ щения давления в обоих капиллярах взаимно уничтожаются.

Погрешности в измерениях возникают также и при располо­ жении термобаллона выше или ниже пружины. Тогда на пру­ жину действует дополнительное давление столба жидкости (гид­

скомплектованы вместе и не могут быть отделены один от дру­ гого. Поэтому при транспортировании, установке на место и осо­ бенно при прокладке капилляра необходимо принять меры пре­ досторожности, чтобы не.повредить капилляр, особенно в ме­ стах крепления его к термобаллону и вторичному прибору.

Термобаллон устанавливают в середине потока, полностью погружая его в измеряемую среду. Это приближает показания термобаллона к средней температуре измеряемой среды. Глуби­ на погружения термобаллона регулируется в пределах от 0 до

223

300 мм передвижением по хвостовику специального зажима

(рис. 35).

Если давление и скорость потока измеряемой среды невели­ ки и сама среда неагрессивна (не разрушает термобаллона), то термобаллон можно устанавливать непосредственно в среде, без дополнительных защитных оболочек. Если же термобаллон устанавливают в среде, имеющей высокое давление или боль­ шие скорости, а также в среде, действующей на него разрушаю­ ще, то термобаллон необходимо поместить в специальную за­ щитную гильзу (рис. 35). Для лучшей теплопередачи к термо­ баллону пространство между баллоном и стенкой гильзы за­ полняют так же, как и при установке ртутных термометров.

При прокладке капилляра необходимо выполнять следую­ щие требования: разворачивать капилляр следует осторожно, не допуская резких перегибов, многократных изгибаний в раз­ ные стороны и ударов, что может привести к закупорке внутрен­ него отверстия или к нарушению герметичности; радиус кри­ визны в местах изгибов должен быть не менее 20 мм; капил­ ляр прокладывают по стене или по конструкциям цеха и крепят скобками аналогично электрическим проводкам; в целях пре­ дохранения от механических повреждений в опасных местах капилляр необходимо прокладывать в трубе или под уголком; не допускается прокладка капилляра вблизи нагревательных устройств или в местах с высокой температурой, так как это приводит к увеличению погрешности измерений.

§ 67. Установка термоэлектрических пирометров

Термоэлектрические пирометры широко применяют в тепло­ силовых установках для измерения температуры дымовых га­ зов, перегретого пара и других веществ. Положительными свой­ ствами этих приборов являются большой предел измерений, вы­ сокая чувствительность, незначительное запаздывание показа­ ний (инерция), отсутствие постоянного источника тока и лег­ кость дистанционной передачи показаний благодаря электриче­ скому принципу измерения.

Принцип действия термоэлектрических пирометров основан на свойстве металлов, сплавов и некоторых неметаллических ма­ териалов создавать термоэлектродвижущую силу (т. э. д. с.) при нагревании места соединения (спая) двух разнородных провод­ ников (или полупроводников), образующих так называемую термопару или первичный прибор пирометра. Вторичным прибо­ ром, измеряющим развиваемую термопарой т. э. д. с., служит чувствительный электроизмерительный прибор. Термоэлектриче­ скими пирометрами измеряют температуру в пределах от 200 до

1300°С.

Термоэлектрические пирометры изготовляют различных клас­ сов точности. Они разделяются на показывающие и самопишу­

224

щие. Самопишущие пирометры предназначены для совместной записи на общей диаграмме нескольких измеряемых температур.

На точность показаний термоэлектрических пирометров зна­ чительное влияние оказывает способ их установки. Особенно большое значение имеет правильная установка термопары. Од­ ним из основных требований, предъявляемых к установке тер­ мопары, является уменьшение до минимума утечки тепла по ее арматуре. Термопару следует возможно глубже погружать в из­ меряемую среду, благодаря чему возрастает ее тепловосприни­ мающая поверхность, и располагать в местах с большой ско­ ростью давления потока, увеличивающей коэффициент теплопе-

редачи.

При установке термопары в трубопроводах рабочий конец ее должен располагаться в середине потока, а при небольших диа­

правильным показаниям и повреждению защитного чехла и го­ ловки термопары).

На рис. 36 показан способ крепления термопары к металли­ ческой стенке. Глубину погружения термопары устанавливают при помощи стопорного винта.

При измерении температуры газового потока могут появить­ ся ошибки, вызванные лучистым теплообменом между термопа­ рой и менее нагретыми поверхностями (стенками и сводами топ­ ки, газоходами котла, поверхностями нагрева котла), находя­ щимися в пространстве, в котором измеряют температуру. Теп­ ловые потери термопары, вызываемые лучеиспусканием, зависят от разности температур между ее защитным чехлом и окружаю­ щими поверхностями. Чем больше эта разность, тем более ин­ тенсивен лучистый теплообмен.

Для уменьшения погрешности от лучеиспускания усиливают теплоизоляцию ограждающих стенок с целью максимального уменьшения разности температур между ними и газом. При рас­ положении термопары в местах со значительной скоростью дви­ жения газа улучшается теплообмен между газом и термопарой, благодаря чему также уменьшаются потери на лучистый тепло­

обмен. Иногда устанавливают термопары с экранами, защи­ щающими их от прямого лучистого теплообмена со стенками.

При измерении температуры поверхностной термопарой ее рабочий конец должен плотно прилегать к поверхности тела. Для уменьшения отвода тепла в окружающую среду от спая термопары по термоэлектродам участок последних длиной 100—150 мм, прилегающий непосредственно к рабочему концу, располагают по возможности в зоне измеряемой температуры.

Пирометрические милливольтметры и автоматические потен­ циометры устанавливают в доступных и хорошо освещенных местах, не подверженных действию вибрации, высоких темпера­ тур, пыли, влаги и агрессивных газов, вдали от мощных источ­ ников переменных магнитных полей (электрических двигателей, трансформаторов). Для потенциометров температура окружаю­ щего воздуха не должна опускаться ниже 5° С и подниматься выше 35° С во избежание порчи нормального элемента. Милли­ вольтметры и потенциометры монтируют на щитах; корпуса автоматических электронных потенциомеров должны быть за­ землены. В местах, подверженных вибрации, при установке вторичных приборов на щитах применяют амортизаторы.

§ 68. Установка термопар

Измерение температуры с помощью термопары основано на возникновении в ее цепи термоэлектродвижущей силы (т. э. д. с.) при помещении горячего спая в измеряемую среду. Т. э. д. с., со­ ответствующая разности температур горячего и холодных кон­ цов термопары, фиксируется вторичным прибором, шкала кото­ рого градуирована в °С.

Перед установкой термопары на месте эксплуатации необхо­ димо проверить целостность сваренных термоэлектродов оммет­ ром; подогнать сопротивления линии соединительных проводов согласно монтажно-эксплуатационной инструкции на измери­ тельный прибор, в комплекте с которым работает термопара; соединить термопару с компенсационным проводом. Прокла­ дывать компенсационный провод от термопары к измеритель­ ному прибору следует в местах, свободных от масел, следить за тем, чтобы не было свободно висящих проводов.

Способы монтажа термопар и соединительных линий в основ­ ном зависят от конструкции и назначения термопар, от мест установки вторичных приборов, в комплекте с которыми рабо­ тают термопары, от мест расположения и установки компенса­ ционных коробок типа КТ-54 и соединительных типа СК. Монтаж термопар осуществляют в основном теми же способами, что и монтаж термопар термоэлектрических пирометров (см. § 67). Однако при монтаже термопар следует учитывать следующие до­ полнительные требования. Рабочий конец термопары (горячий спай) должен располагаться в середине измеряемого потока или

226