Выбор средств измерения температуры

Для измерения температур применяются контактные и бесконтактные методы измерения.

Для реализации контактных методов измерения применяются:

· термометры расширения (стеклянные жидкостные, биметаллические и дилатометрические);

· манометрические термометры;

· термопреобразователи сопротивления (проводниковые и полупроводниковые);

· преобразователи термоэлектрические.

Контактные методы измерения более просты и точны, чем бесконтактные.

При выборе средств измерения температуры необходимо рассматривать условия измерения и особенности использования конкретных средств измерения.

В таблице 2 указаны отдельные свойства средств, которые облегчают их выбор.

 

Таблица 2- Сравнительные характеристики средств измерения температуры

 

Средства измерения температуры   Типы   Нестабильность градуировочной характеристики   Ориентировоч- ная погрешность комплекта, %   Методическая погрешность   Влияние окружающей  среды
Термометры расширения Стеклянные С 0.05 – 5 ºС С С
Манометрические термометры Манометрические Б 1,0 – 2,5 С Б

Термопреобразователи сопротивления

Медные С ≥0,7 С С
Платиновые С ≥0,4 С С
Полупроводниковые М ≥0,1ºС М М

 

Преобразователи термоэлектрические

ТПП С ≥0,35 С С
ТПР М ≥0,38 С С
Другие типы термопреобразователей С ≥0,75 С С

Примечание:   

                      Методическая погрешность:           Нестабильность:

                      М - влияние менее 0,1- 0,2 %;           М – изменение показаний менее 0,2% за год

                     С - влияние менее 0,2- 0,1 %.             С – то же от 0,2 до 0,5% за год;

                                                                                        Б – то же свыше 0,5% за год.

                   Влияние окружающей среды:

                      М - влияние отсутствует;

                  С - изменение показаний на 0,3- 0,5 %;

                 Б - влияние более 0,5

12

      ТЕРМОМЕТРЫ СТЕКЛЯННЫЕ

1. Отличаются высокой стойкостью, простотой устройства и дешевизной, но неремонтнопригодны и не могут передавать показания на расстояние.

Пределы измерения -200 ÷ +750 ºС

  1. Для технических измерений используются термометры с ВЛОЖЕННОЙ шкалой.

Технические показывающие термометры:

тип ТТ; ТП; СП…

Технические показывающие, сигнализирующие термометры:

тип ТЗК-П; ТПК-П.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ: [19,23,28,29 ]

       МАНОМЕТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ

1. Главное достоинство - возможность применения в пожаро- и взрывоопасных условиях. Обладает хорошей вибростойкостью. К недостаткам следует отнести невысокую точность.

Класс точности: 1; 1,5; 2,5; 4;

  1. Газовые манометрические термометры:

Диапазон от -200 до +600 ºС

Типы: ТГП- показывающий

       ТГС- самопишущий

  1. Жидкостные манометрические термометры:

Диапазон от -150 до +300 ºС

Типы: ТЖП- показывающий; ТЖС- самопишущий

  1. Конденсационный манометрический термометр:

Диапазон от -50 до +300 ºС

Тип ТКП2- показывающий

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ: [ 8, 20, 24, 28, 29 ]

ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

1  Термопреобразователи сопротивления выпускаются для измерения температур в диапазоне от -260 до +1100 ºС

  2   К числу достоинств следует отнести:

§ высокую точность (меньшую, чем у стеклянных, но большую, чем у преобразователей термоэлектрических и всех остальных контактных термопреобразователей и термометров);

§ стабильность характеристики преобразователя;

§   возможность измерять криогенные температуры.

13

 

3 К недостаткам следует отнести большие размеры чувствительного элемента, не позволяющие измерять температуру в точке объекта.

4  В соответствии с ГОСТ 6651- 84 выпускаются термопреобразователи сопротивления, представленные в таблице 3.

Таблица  3

 

Тип преобразователя Градуировка Диапазон измеряемых температур, ºС

 

 

ТСП

-50 - +1100
-100 - +1100
10П -200 - +1100
50П -260 - +1100
100П 260 - +1100
500П 260 - +300

ТСМ

10М -50 - +200
50М -50 - +200
100М -200 - +200

 

5 При выборе модификации термопреобразователя сопротивления необходимо знать монтажную длину и условное давление Ру. Монтажная длина погружаемой части термопреобразователей сопротивления и преобразователей термоэлектрических выбирается из ряда: L= 120, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000 мм

Приближенно монтажную длину можно рассчитать по формуле:

L1= hб + S + 0.5D, мм

где hб = 50 мм - высота бобышки или крепежной конструкции;

  S = толщина стенки трубопровода или газохода;

    Д = внутренний диаметр трубопровода.

По L1 выбирают ближайшее стандартное значение L.

Следует учитывать, что конец погружаемой части должен размещаться для платиновых ТСП  на 50- 70 мм ниже оси потока, для медных ТСМ на 25- 30 мм, а для преобразователей термоэлектрических на 5- 10 мм.

При установки термопреобразователя в топках, газоходах и т.п. конец его должен входить в измеряемую среду на 20- 50 мм.

 Величина условного давления Ру легко определить, зная рабочее давление. Температуру измеряемой среды и материал защитной гильзы по таблице 4.

Например: сталь Х18Н10ОТ, t = 560 ºС и Рраб = 22,5 МПа.

Тогда Ру = 40МПа

14

Таблица 4 - Давления условные и рабочие для арматуры и соединительных частей трубопроводов из сталей

Марка стали

Наибольшая температура среды, ºС

 

Ст.30; 16ГС 12ХТМФ; 08Х13; 15Х1М1Ф Х17; Х18Н10Т; Х17Н18М2Т; 08Х20Н14С2 200 260   200     250  320   300      300 450   400 350 510   480    400        520       520          435 530   560 425 540   590   445 550    610  455 560   630   570   640

 

Условное давление Ру, МПа

Рабочее давление Рраб (избыточное), МПа

1,6 2,5              4 6,4            10            16            20            25            32            40 1,6 2,5 4 6,4 10 16 20 25 32 40 1,4 2,2 3,6 5,6 9 14 18 22,5 28 36 1,25 2 3,2 5 8 12,5 16 20 25 32 1,1 1,8 2,8 4,5 7,1 11,2 14 18 22,5 28 1 1,6 2,5 4 6,4 10 12,5 16 20 25 0,9 1,4 2,2 3,6 5,6 9 11,2 14 18 22,5 0,8 1,25 2 3,2 5 8 10 12,5 16 20 0,7 1,1 1,8 2,8 4,5 7,1 9 11,2 14 18 0,64 1 1,6 2,5 4 6,4 8 10 12,5 16 0,5 0,9 1,4 2,2 3,6 5,6 7,1 9 11,2 14

 

      6 Вторичным прибором, работающим в комплексе с термопреобразователями сопротивления (естественный сигнал по сопротивлению), что могут быть ЛОГОМЕТРЫ

При выборе шкалы логометра учитывается градуировка термопреобразователя сопротивления и величина контролируемой температуры.

       Типы логометров:

· Показывающие- Ш69000; Ш69001; Ш69002;

· Показывающие и сигнализирующие- Ш69006

Класс точности 1,5

7 В подразделе 4.1 приведена структура выбора комплекта приборов для измерения температуры.

      ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ: [ 12, 24, 25, 28, 29, 44, 45, 47, 51 ]

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

1 Преобразователи термоэлектрические используются в диапазоне от - 200 до +2500 ºС.

2 Достоинства:

· Могут измерять температуру в точке объекта или измеряемой среды;

· Имеют малые габариты (от 0,5 мм);

15

· Достаточна большая точность;

· Стабильность характеристик преобразователя (хотя уступает термопреобразователям сопротивления).

2     Недостатки:

· Необходимость применения специальных термоэлектронных проводов;

· Необходимость стабилизации или автоматического введения поправки на температуру свободных концов.

3 В таблице 5 приведены основные характеристики преобразователей термоэлектрических.

       Таблица 5

Тип преобразователя Градуировка Диапазон измерения, ºС
ТВР А 0 - 2200
ТПР В 300 – 1600
ТПП S 0 – 1300
ТХА K -200 - +1000
ТХК L -200 - +600

 

4    Преобразователи термоэлектрические выпускаются:

· погружаемые и поверхностные;

· обыкновенные, водозащитные, взрывобезопасные, защищенные от агрессивных сред и других внешних воздействий;

· негерметичные и герметичные;

· малой (МИ), средней (СИ), большой (БИ), инерционности;

· обыкновенные и виброустойчивые;

· одинарные, двойные и тройные;

· однозонные и многозонные;

5 Выбор монтажной длины и материала защитного чехла термопреобразователя производится аналогично пункту 5 предыдущего подраздела.

6   Преобразователи термоэлектрические (с естественным выходным сигналом по напряжению постоянного тока) работают в комплекте с вторичными приборами- МИЛЛИВОЛЬТМЕТРАМИ.

7 При выборе шкалы милливольтметров учитывают тип термопреобразователя и максимальную температуру.

16

8   МИЛЛИВОЛЬТМЕТРЫ

Показывающие:  Ш4500; Ш-4501; Ш-4541; Ш-4540; Ш-4538; М1730; Ф1760.

Показывающие и сигнализирующие:  МВУ6- 41А/С/К;  МВУ6- 42А/С/К.

Класс точности- 1; 1,5.

9  В подразделе 4.1 приведена структура выбора комплекта приборов для измерения температуры.

       10 Если вторичные приборы не имеют в своей схеме устройства компенсации холодных спаев преобразователя термоэлектрического, то в состав измерительного комплекта необходимо включать устройство компенсации. В качестве этого устройства могут использоваться устройства компенсации типа УК; УК-2; УК-3.

       К устройствам компенсации типа УК; УК-2; УК-3 можно подключить один, двенадцать, три преобразователей термоэлектрических соответственно.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ: [ 12, 24, 25, 28, 29, 44, 45, 47, 51 ]

 

       ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С УНИФИЦИРОВАННЫМ СИГНАЛОМ

 

1 Для получения унифицированного сигнала по температуре в комплект с термопреобразователем включают преобразователь измерительный (нормирующий преобразователь). Возможно использование преобразователей измерительных указанных в        таблице 6.

Таблица 6

  Характеристики ПИ9701 НП-02; НП-03 Ш9321; Ш9321
Тип датчика

 

ТХА; ТХК; ТПП; ТПР;

ТСМ (50М; 100М);   ТСП (50П; 100П)

(0-5)мА; (4-20)мА; (0-10)В

 

Унифицированный выходной сигнал (0-5) мА; (4-20) мА; (0-10) В в зависимости от исполнения   (0-5) мА;  (4-20) мА в зависимости от исполнения (0-5) мА; (4-20) мА; (0-10) В в зависимости от исполнения  
Питание:      
-для всех унифицированных выходных сигналов от +12В до 36 В

+12В до 36 В

- номинальное значение + 24 В
Потребляемая мощность, ВА 0,9 5; 7 7,5

 

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ: [ 12, 28, 29, 44, 45, 47, 51 ]

 

17

 

2 Приборостроительная промышленность выпускает термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом. Эти термопреобразователи предназначены для преобразования значения температуры различных, в том числе агрессивных сред, в унифицированный токовый выходной сигнал, который меняется в диапазоне 4…..20мА, 0….5мА.

Конструктивными особенностями таких устройств являются:

§ Измерительный преобразователь встроен в клемную головку первичного преобразователя.

§ В состав термопреобразователей типа ТХАУ и ТХКУ входит компенсатор температуры «холодного спая».

§ Термопреобразователи имеют несколько вариантов исполнения защитной арматуры.

В таблице 7 приведены типы термопреобразователей с унифицированным выходным сигналом, которые выпускаются различными приборостроительными заводами.

 

Таблица 7

4 – 20 мА; 0 – 5 мА 4 – 20 мА; 0 – 5 мА Характеристики Завод изготовитель
ТСМУ 205; ТСМУ 055; ТСПУ 205; ТСПУ 055; ТСПУ 0104; ТСМУ 0104. ТХКУ 205; ТХАУ 205; ТХКУ 0104; ТХАУ 0104   Напряжение питания постоянного тока:              18…36В. Потребляемая мощность: 0,8ВА   НПП "ЭЛЕМЕР" Московская обл., п. Менделеево
ТСМУ Метран-274; ТСПУ Метран-276. ТХАУ Метран-271 Напряжение питания постоянного тока:  - при вых. токе (4…20мА) 18…42В; - при вых. токе (0…5 мА)  36 В Потребляемая мощность:    0,8ВА ЗАО Метран Челябинск
ТСМУ-2111 ТСМУ-2125 ТСМУ-2211 ТСМУ-2225 ТСМУ-3111 ТСМУ-3125 ТСМУ-3211 ТСМУ-3225 ТСПУ-2111 ТСПУ-2122 ТСПУ-2211 ТСПУ-2222 ТСПУ-3111 ТСПУ-3121 ТСПУ-3211 ТСПУ-3222   ТХАУ-3112 ТХАУ-3212 ТХАУ-4112 ТХАУ-4212 ТХАУ-3122 ТХАУ-3222 ТХАУ-4122 ТХАУ-4222   Напряжение питания постоянного тока: 36В. Потребляемая мощность: 0,8ВА ООО «ТЕПЛОПРИБОР-ЮНИТ»,  г. Челябинск
ТСМТУ-0288, ТСПТУ 0288 ТХАУ-0288 Напряжение питания постоянного тока:              18…36В. Потребляемая мощность: 0,8ВА НПО «Электротермометрия» г. Луцк

 

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ: [ 12, 28, 29, 44, 45, 47, 51 ]

18

3 Для работы термопреобразователей с унифицированным выходным сигналом необходимо обязательно предусмотреть блок питания. Блоки питания предназначены для преобразования сетевого напряжения ~220В в стабилизированное напряжение постоянного тока.

В таблице 8 приведены типы и основные характеристики стабилизированных блоков питания на различные диапазоны напряжения.

 

 Таблица 8

  БПС 24_0,3 БПС 30-0,3 БПС-24М БПС-30М БПС-36М БП 96М МЕТРАН-602 МЕТРАН-604
Выходное напряжение, В 24 ± 0,5 30 ± 0,5 24 ± 0,24 30 ± 0,3 36 ± 0.36 24; 36 24; 36
Число выходных каналов

 

1

 

1…4

  4 МЕТРАН-602 2 канала МЕТРАН-604 4 канала
Номинальный ток нагрузки, мА

 

300

 

-

  120  
Максимальный ток нагрузки по каждому каналу, мА

 

-

 

30

  25     От 40 до 100
Питание

~ 220 В; 50 Гц

~ 220 В; 50 Гц

~ 220В; 50 Гц ~ 220В; 50 Гц
Потребляемая мощность, Вт, не более

30

2,4

25 От 15 до 23
 

ОАО НПП «ЭТАЛОН» г. Омск

НПП "ЭЛЕМЕР" Московская обл., п. Менделеево ЗАО Метран Челябинск

 

 

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ: [12, 28, 44, 45, 47, 51 ]

 

 

      ВТОРИЧНЫЕ ПРИБОРЫ

 

     1 В настоящее время приборостроительная промышленность рекомендует к использованию вторичные электронные цифровые и аналоговые приборы типа ИР; РТ2М; РТМ-3; ТР-3; ИТ-1

ИТ-4, которые предназначены, в основном, для измерения температуры. В таблице 9 переведены типы современных вторичных приборов, которые могут заменить уже используемые в производстве. 

 

 

19

Таблица  9

Типы заменяемых приборов Приборы выпускаемые на ОАО НПП «Эталон» НСХ датчиков, применяющихся с заменяемыми приборами
Ш450/1/2 Ш4500; Ш4501 Ш69004 МВУ6-41А/С/К МВУ6-42А/С/К Ш4512/3/4/5 Ш4524……Ш4531; М1730       ИР РТ2М РТМ-3 ТР-3

                 

               ХК68

               ХК68

               ВР1,2,3

               ПП68

ПР-30/668

               ХК(L)

               ХА(К)

               ПП(S)

ПР(В)

гр.10П; 22; 100П

гр. 24; 100М

Ш450/1/2 Ш4500 Ш69004 Ш4512/3 Ш4540 М1730     ИТ-1 ИТ-4

 

2 Индикаторы температуры ИТ   (одноканальные)

   Индикаторы температуры ИТ предназначены для цифровой индикации температуры, измеряемой  термопреобразователем   сопротивления  или  преобразователем термоэлектрическим

(с естественным видом сигнала). В таблице 10 приведены основные характеристики приборов типа ИТ-1; ИТ-3; ИТ-4.

Таблица 10

Характеристики ИТ-1 ИТ-3 ИТ-4
Тип датчика ТХА; ТХК; ТПП; ТПР; ТСМ (50М; 100М) ТСП (50П; 100П)                   ТСП 100П ТХА; ТХК; ТСМ (50М; 100М) ТСП (50П; 100П)
Диапазон измеряемых температур по типу датчика в оС 15 …..373     в К по типу датчика  
Вид индикации Цифровая светодиодная; 3,5 разряда (высота цифр 14мм) Цифровая светодиодная; 4 разряда (высота цифр 14мм) Цифровая светодиодная; 4 разряда (высота цифр 14мм)
Разрешающая способность индикации, Разрешающая способность индикации, оС Разрешающая способность индикации , К Разрешающая способность индикации, оС
-для температур                          –60….+200оС 0,1 Менее 100К 0,01 –80….+999,9оС 0,1
- для температур                     от 200оС и выше 1 100К и более 0,1 от 1000оС 1
Основная приведенная погрешность, % от диапазона, не более ± (0,5…..1,5), в зависимости от исполнения   -   -
Количество каналов измерения 1 1 1

Продолжение таблицы 10

Характеристики ИТ-1 ИТ-3 ИТ-4
Количество каналов сигнализации - 1 -
Питание ~ 220 В; 50 Гц ~ 220 В; 50 Гц ~ 220 В; 50 Гц
Потреблянмая мощность, Вт, не более 2,3 5 5

Подключение датчика

-

4 - проводное включение

ТХА; ТХК – с компенсацией холодных спаев
ТСМ;ТСП 4 - проводное включение
Основная абсолютная погрешность - Основная абсолютная погрешность, К, не более 1 Основная абсолютная погрешность, оС, не более 3
Связь с ЭВМ - RS-485 RS-485
Компенсация холодных спаев В комплект поставки входит КК-1 есть есть

   3 Многоканальные измерители температуры МИТ-12       

Приборы МИТ-12 это щитовые приборы, предназначенные для проведения высокоточных измерений температуры при помощи термопреобразователей сопротивления или преобразователей термоэлектрических по 12 каналам, представления информации по каждому каналу на цифровом дисплее прибора и передачи измеренных значений на ЭВМ. Прибор имеет 2-х контактное устройство сигнализации.

Приборы, в зависимости от исполнения, имеют следующие обозначения:

МИТ-12ТС – для работы с термопреобразователями сопротивления;

МИТ-12ТП - для работы с преобразователями термоэлектрическими.

Таблица 11- Технические характеристики приборов МИТ-12       

Характеристики МИТ-12ТП МИТ-12ТС
Тип датчика ТХА; ТХК; ТПП; ТПР;   ТСМ (50М; 100М)              ТСП (50П; 100П)
Диапазон измеряемых температур по типу датчика   по типу датчика  
Вид индикации

Цифровая светодиодная;

4 разряда (высота цифр 14мм) – измеряемая температура;

2 разряда – номер канала

Разрешающая способность индикации, оС:

 

-для температур менее 1000оС                                           

0,1

- для температур не менее                         1000оС и выше   1 -

Продолжение таблицы 11

Характеристики МИТ-12ТП МИТ-12ТС
Основная погрешность, оС, не более:   ± (1,0…..3), в зависимости от типа преобразователя ± 0,5
Количество каналов измерения 12 12
Количество каналов сигнализации 2 2
Питание ~ 220 В; 50 Гц ~ 220 В; 50 Гц
Подключение датчика через внешний компенсатор эдс холодных спаев 4 – проводное включение
Связь с ЭВМ RS-485 RS-485

 

       4 Миллиамперметры постоянного тока

       Миллиамперметры постоянного тока типа ИР; РТ2М; РТМ-3; РТ-3 имеют название «регуляторы температуры» и предназначены для работы только в комплектах по температуре.

       Регуляторы температуры типа ИР; РТ2М; РТМ-3; РТ-3 предназначены для точного измерения, цифровой индикации и регулирования температуры различных объектов и процессов.

       В таблице 12 приведены основные характеристики миллиамперметров постоянного тока типа ИР; РТ2М; РТМ-3; РТ-3.

 

Таблица 12

Характеристики

ИР РТ2М РТ-3 РТ М-3

Тип датчика

ТХА; ТХК; ТПП; ТПР;

ТСМ (50М; 100М);   ТСП (50П; 100П)

(0-5)мА; (4-20)мА; (0-10)В

 

Диапазон измеряемых температур

по типу датчика

Вид индикации

Цифровая светодиодная;

4 разряда (высота цифр 14мм)

измеряемая температура;

Цифровая светодиодная; 3 разряда (высота цифр 10мм) – измеряемая температура;

Разрешающая способность индикации, оС:

 

-для температур

                    

-для температур от 0…99,9оС 0,1

-для температур

- 80…999,9оС

0,1

-для температур от 0…99,9оС 0,1

- для температур

 

-для температур от 100оС и выше 1

-для температур

от 1000оС и выше

1

-для температур от 100оС и выше 1

Продолжение таблицы 12

Характеристики

ИР

РТ2М РТ-3 РТ М-3
Основная погрешность, оС, не более:

 

- для ТХА; ТХК; ТПП; ТПР;

± 3

- - ± 5
- для ТСМ; ТСП

± 9

- - ± 6
- для унифицированного сигнала

± 1

- - ± 3
Основная приведенная погрешность, % от диапазона, не более:

 

- для ТХА; ТХК; ТПП; ТПР;

-

0,5 0,25 -
- для ТСМ; ТСП

-

0,25 0,1 -
- для унифицированного сигнала

-

0,25 0,1 -
Количество каналов измерения

1

1 1 1
Потребляемая мощность

10

7 7 5
Питание

~ 220 В; 50 Гц

~ 220 В; 50 Гц ~ 220 В; 50 Гц ~ 220 В; 50 Гц
Связь с ЭВМ

RS-485

RS-485 RS-485 -
           

 

Примечание:

Регуляторы температуры типа ИР (миллиамперметр постоянного тока) кроме температуры   предназначены для точного измерения, цифровой индикации и регулирования других физических величин различных объектов и процессов. Под физическими величинами понимаются давление, расход, уровень, скорость и прочие величины, которые измеряются первичными преобразователями с унифицированными выходными сигналами. В этих случаях возможен пересчет в значения физической величины, соответствующей этим унифицированным сигналам.

В таблице 13 приведены стандартные диапазоны температур, которые соответствуют приборам типа   ИР; РТ2М; РТМ-3; РТ-3.

Таблица 13

Тип датчика ТХА ТХК ТСМ ТСП Унифицированный сигнал
Диапазон измеряемых температур, оС -80…..+ 1300 -80….+800 -80…..+ 200 -80…..+ 850 Диапазон вводится пользователем

 

 ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ: [12, 28, 29, 44, 45, 47 ]

23


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: