簡(jiǎn)述熱電阻溫度計(jì)原理及應(yīng)用

張文毓

【摘 要】溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中最普通、最重要的熱工參數(shù)之一。物體的許多物理現(xiàn)象和化學(xué)性質(zhì)都與溫度有關(guān)，許多生產(chǎn)過(guò)程均是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的。因此，溫度的測(cè)量是保證生產(chǎn)正常進(jìn)行、確保產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】溫度；熱電阻

溫度不能直接加以測(cè)量，只能借助于冷熱不同的物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度不同而變化的特性，來(lái)進(jìn)行間接測(cè)量。利用熱平衡原理，我們可以選擇某一物體同被測(cè)物體相接觸來(lái)測(cè)量它的溫度，當(dāng)兩者達(dá)到熱平衡狀態(tài)，選擇物體與被測(cè)物體的溫度相同，通過(guò)對(duì)選擇物體的物理量的測(cè)量，便可得到被測(cè)物體的溫度數(shù)值。其中，熱電阻溫度計(jì)和熱電偶溫度計(jì)在化工產(chǎn)業(yè)中得到了大眾的認(rèn)可，在我們龍宇煤化工各工藝流程中熱電阻溫度計(jì)是不可缺少儀表元器件之一。今天，我就談一談我對(duì)熱電組溫度計(jì)的認(rèn)識(shí)。

1、熱電阻的測(cè)溫原理、特點(diǎn)：

熱電阻是中低溫區(qū)常用的一種測(cè)溫元件。熱電阻利用物質(zhì)在溫度變化時(shí)本身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的。熱電阻的受熱部分（感溫元件）是用細(xì)金屬絲均勻的纏繞在絕緣材料制成的骨架上，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)中有溫度梯度存在時(shí)，所測(cè)得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層中的平均溫度。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精確度最高。

熱電阻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：熱電阻通常和顯示儀表、記錄儀表和變送器配套使用。它可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)程中從 -200℃ 至 + 600℃ 范圍內(nèi)的液體、蒸汽和氣體介質(zhì)及固體表面的溫度。

（1）WZ系列裝配熱電阻：通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成，具有測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際運(yùn)用中以 Pt100 鉑熱電阻運(yùn)用最為廣泛。（2）WZPK系列鎧裝鉑熱電阻：鎧裝熱電阻是由感溫元件、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它有下列優(yōu)點(diǎn)：體形細(xì)長(zhǎng)，熱響應(yīng)時(shí)間快，抗振動(dòng)，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

（3）隔爆型熱電阻：隔爆型熱電阻通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把接線盒內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引起爆炸。（4）端面熱電阻：端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲纏繞制成，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度，適用于測(cè)量表面溫度。

熱電阻測(cè)溫原理及材料

熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

2、我們談一下熱電阻溫度計(jì)的日常維護(hù)：

我們單單從以上大篇幅的介紹不難看出，熱電阻溫度計(jì)在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)如此發(fā)達(dá)的今天得到了較理想的運(yùn)用。那么熱電阻在化工廠在線工作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的狀況又有那些呢？環(huán)境溫度的影響，材質(zhì)材料質(zhì)量的影響，導(dǎo)線電阻內(nèi)阻串進(jìn)其熱電阻的影響等等該如何去解決呢？

在現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作中，我們常常會(huì)遇到某一個(gè)溫度計(jì)顯示儀表指示值低或示值不穩(wěn)定、顯示儀表指示很大、顯示儀表負(fù)值、阻值與溫度的函數(shù)關(guān)系發(fā)生變化的等這些情況。我們?cè)撊绾稳ヌ幚砟?？如果是顯示儀表指示低或者不穩(wěn)，我們應(yīng)該拆掉熱電阻溫度計(jì)，檢查熱電阻溫度計(jì)的保護(hù)管內(nèi)是不是有了金屬屑、灰塵、接線柱是不是有積灰，另外我們還可以用萬(wàn)用表測(cè)量看是不是熱阻出現(xiàn)了短路的現(xiàn)象。如果顯示儀表指示無(wú)窮大、很大的情況，我們可以考慮熱電阻會(huì)不會(huì)出現(xiàn)斷路，引出線會(huì)不會(huì)斷路。如果指示為負(fù)值，那接線出錯(cuò)，熱阻短路就很有可能成為發(fā)生此種情況的原因所在。如果溫度-電阻值函數(shù)關(guān)系有變，我們應(yīng)該考慮電阻絲有可能受到了腐蝕發(fā)生變質(zhì)情況。通過(guò)以上思路我們可能很快就能找到其故障原因。

當(dāng)然，隨著熱電阻在化工廠的廣泛應(yīng)用，它的種類也出現(xiàn)了很多，如普通型熱電阻，從熱電阻的測(cè)溫原理可知，被測(cè)溫度的變化是直接通過(guò)熱電阻阻值的變化來(lái)測(cè)量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來(lái)影響。還有鎧裝熱電阻，也是我們煤化工用的最多的，鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它的外徑一般為φ2--φ8mm，最小可達(dá)φmm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：①體積小，內(nèi)部無(wú)空氣隙，熱慣性上，測(cè)量滯后小；②機(jī)械性能好、耐振，抗沖擊；③能彎曲，便于安裝④使用壽命長(zhǎng)。再就是端面熱電阻、隔爆型熱電阻等很多種類。根據(jù)合適的工況使用不同種類是很有必要的。

3、談?wù)劅犭娮铚囟扔?jì)的改進(jìn)：

其實(shí)，這種改進(jìn)已經(jīng)好久了，從事現(xiàn)場(chǎng)儀表工有一年，對(duì)于干上七、八年才能算的上一個(gè)好的儀表工的說(shuō)法我深信不疑，因?yàn)閮x表工需要掌握的知識(shí)面很寬很廣，要靠一天兩天，一年兩年是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的。下面就我所了解的談一談，在導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)量的影響方面，工業(yè)上采用了三線制、四線制的接線方法，在熱電阻與顯示儀表的實(shí)際連接中，由于其間的連接導(dǎo)線長(zhǎng)度較長(zhǎng)，若僅使用兩根導(dǎo)線連接在熱電阻兩端的話，導(dǎo)線本身的電阻就會(huì)與熱電阻串聯(lián)在一起。造成測(cè)量誤差。三線制的接法就是在熱電阻的一端與一根導(dǎo)線相連，另一端與兩根導(dǎo)線相連，與一個(gè)電橋配合，橋路平衡（四個(gè)橋臂電阻相等），在平衡狀態(tài)下可以消除導(dǎo)線電阻的影響。

在寫論文的過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，如對(duì)儀表理解的膚淺，不夠深入，同時(shí)也知道了自己以后努力的方向。在儀表定點(diǎn)的過(guò)程中，由于是根據(jù)PID圖與現(xiàn)場(chǎng)情況定點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)有些測(cè)點(diǎn)儀表在以后的現(xiàn)場(chǎng)儀表維護(hù)過(guò)程中是很不方便的，我想是不是可以通過(guò)協(xié)調(diào)，在不影響測(cè)量的情況下，結(jié)合工藝要求與以后的現(xiàn)場(chǎng)儀表維護(hù)來(lái)定點(diǎn)定位，以達(dá)到既滿足了測(cè)量要求又方便了維護(hù)的效果。

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