热工测量及仪表基本知识 重点

热工测量

●热工测量：是指压力、温度等热力状态参数的测量，通常还包括一些与热力生产过程密切相关的参数测量，如测量流量、液位、振动、位移、转速和烟气成分等。

●测量方法：

按测量结果获取方式：直接、间接测量法；

按被测量与测量单位的比较方式：偏差、微差、零差测量法；

按被测量过程中状态分：静态、动态测量法。

●热工仪表组成：感受件，传送件，显示件。

●仪表的质量指标：准确度、线性度、回差、重复性误差、分辨率、灵敏度、漂移。

●热力学温标所确定的温度数值称为热力学温度也称绝对温度，用符号T表示。单位为开尔文，用K表示。

●测量方法分类：

接触式测温方法：膨胀式液体和固体温度计、压力式温度计、热电偶温度计和热电阻温度计、热敏电阻温度计。

非接触式测温方法：光学高温计，光电高温计、辐射温度计和比色温度计。

温度测量部分

接触式测温

（1）热电偶温度计

①标准化热电偶：工艺上比较成熟，能批量生产、性能稳定、应用广泛，具有统一分度表并已列入国际和国家标准文件中的热电偶。

②非标准化的热电偶：进一步扩展高温和低温的测量范围；但还没有统一的分度表，使用前需个别标定。

●热电偶温度计：由热电偶、电测仪表和连接导线组成。

标准化热电偶-200~1600℃；非标准化热电偶-270~2800℃。

①测温范围广，可以在1K至2800℃的范围内使用；

②精度高；

③性能稳定；

④结构简单；

⑤动态特性好；

⑥由温度转换的电信号便于处理和远传。

·8种标准化热电偶：S型、R型、B型、K型、N型、E型、T型、J型

·四类非标准化热电偶：贵金属、贵—廉金属混合式、难熔金属、非金属

●热电偶测温原理：热电效应：两种不同成分的导体（或半导体）A和B的两端分别焊接或绞接在一起，形成一个闭合回路，如果两个接点的温度不同，则回路中将产生一个电动势，称之为热电势，这种效应称为热电效应。

●热电偶的基本定律：均质导体定律、中间导体定律、连接温度（中间温度）定律。

①均质导体定律：由一种均质导体所组成的闭和回路，不论导体的截面积如何及导体各处温度分布如何，都不能产生热电势。

②中间导体定律：在热电偶回路中接入中间导体，只要中间导体两端温度相等，则中间导体的接入对回路总电动势没有影响。

●热电偶冷端处理和补偿：补偿导线法、参比端温度修正法、冰槽法、机械零点调整法、冷端补偿器法、软件修正法。

●热电偶的结构形式（四点）：接线盒、保护套管、绝缘套管、热电极丝。

（2）热电阻温度计

●热电阻温度计：测量范围宽、精度高、灵敏度搞、稳定性好。－200～＋850℃

●热电阻对材料的要求：①电阻相对温度系数值要大、②电阻率要大。

●标准热电阻：①铂热电阻：Pt10和Pt100；②铜热电阻：Cu50和Cu100。

●热电阻的结构形式（五点）：接线盒，保护套管，绝缘套管，骨架，电阻体。

●标准热电阻连接方式：标准热电阻在使用时多采用三线制连接方式；如果使用恒流源和直流源电位差计来测量电阻的阻值时，就要采用四线制接法。

●热电偶和热电阻的安装方式及注意事项：

①两种测温元件的测量端应有足够的插入深度；

②保护套管外露长度应尽可能短（防止热损失）；

③安装角度必须遵循规定及要求：为防止高温下保护套管变形，应尽量垂直安装。在有流速的管子中必须倾斜安装，如有条件应尽量在管道的弯关处安装。上述情况都应使测量端迎向流速方向。若需水平安装时，则应有支架加以支撑。

非接触式测温

非接触式测温仪表就是利用物体的辐射能量随其温度而变化的原理制成的。

非接触式测温仪表分两大类，其一是光学高温计，其二是辐射温度计。

●基尔霍夫定律：基尔霍夫定律是物体热辐射的基本定律，它建立了理想黑体和实际物体辐射之间的关系。基尔霍夫定律表明：各物体的辐射出射度和吸收率的比值都相同，它和物

体的性质无关，是物体的温度T和发射波长λ的函数。

●黑体辐射定律：①普朗克定律（单色辐射强度定律）；②维恩公式；③斯蒂芬·玻耳兹曼定律（全辐射强度定律，也称为四次方定律）

●温度变送器与显示仪表：

●温度变送器是一种仪表装置；可与温度传感器如热电偶和热电阻连接，将热电势和电阻值转化为直流4～20mA标准信号进行远传，完成从温度量到传输信号量的转换。

●温度显示仪表：①动圈式温度仪表、②平衡式显示仪表（电位差计、电子电位差计、测量电桥）、③数字式显示仪表。

压力测量部分

压力：指一定介质垂直作用于单位面积上的力，即物理学上所说的压强。

压力在国际单位中的单位是牛顿/米2，通常称为帕斯卡或简称帕（Pa）。

液柱式压力计

●液柱式压力测量是以流体静力学理论为基础的压力测量方法。

●液柱式压力计测压元件主要由装有一定介质液体的玻璃管组成。

●液柱式压力计：U型管压力计、单管压力计、斜管压力计

特点：结构简单，使用方便，测量精度高，但测量结果只能就地读取，不能进行远传，量程也受限于玻璃管的的高度，应用受到一定的限制。

●液柱式压力计的误差来源：①流体动压的影响；②读数误差；③封液密度改变；④大气压力变化；⑤环境温度变化；⑥未校正重力加速度；⑦毛细现象；⑧安装有误。

弹性式压力计

●弹性压力计所使用的弹性元件有：弹簧管式、波纹管式、薄膜式。

●工作原理：利用弹性元件在外力作用下产生的形变可直接进行压力的测取。

弹簧管式压力计、波纹管压力计、膜盒式微压计、弹性式远传压力计（①霍尔片式远传压力计、②电感式远传压力计）；