现场常用仪表-温度
化工厂仪表分类
化工厂仪表分类化工厂仪表是指用于监测和控制化工生产过程中各种物理量和化学参数的仪器设备。
根据其功能和特点，可以将化工厂仪表分为以下几类。
1. 流量仪表流量仪表用于测量流体在管道中的流量，常见的流量仪表有流量计、涡街流量计、电磁流量计等。
它们通过感应流体流过仪表时产生的压力、速度或电磁感应来测量流量。
流量仪表在化工生产中起到了重要的监测和控制作用，能够确保生产过程的稳定性和安全性。
2. 压力仪表压力仪表用于测量流体、气体或蒸汽中的压力，常见的压力仪表有压力变送器、压力表等。
它们通过感应流体对仪表产生的压力来测量压力值。
压力仪表在化工生产中用于监测和控制各种压力参数，保证生产过程的正常运行。
3. 温度仪表温度仪表用于测量物体或介质的温度，常见的温度仪表有温度传感器、温度计等。
它们通过感应物体或介质的热量变化来测量温度。
温度仪表在化工生产中用于监测和控制物料的温度，保证生产过程的温度稳定性和安全性。
4. 液位仪表液位仪表用于测量容器或管道中液体的液位高度，常见的液位仪表有液位计、超声波液位计等。
它们通过感应液体与仪表之间的介质压力或超声波的反射来测量液位高度。
液位仪表在化工生产中用于监测和控制液位，确保生产过程的液位稳定和安全。
5. 分析仪表分析仪表用于对物料或介质进行分析和检测，常见的分析仪表有气体分析仪、液体分析仪等。
它们通过感应物料或介质中的化学成分来进行分析和检测。
分析仪表在化工生产中用于监测和控制物料的成分和质量，保证产品的质量和安全性。
以上是化工厂仪表的主要分类，每种仪表在化工生产中都起到了重要的作用。
它们通过监测和控制各种物理量和化学参数，保证了化工生产过程的稳定性、安全性和产品质量。
化工厂仪表的发展也不断推动着化工工艺的进步和优化，为化工行业的发展做出了重要贡献。
仪表及自动化-3、常用仪表
温度检测及仪表 温度检测常用几类
四、热电阻温度计
热电阻温度计是由热电阻（感温元件），显示仪表以及连接 导线所组成。在中、低温区，一般是使用热电阻温度计来进 行温度的测量较为适宜。
热电阻温度计示意图
温度检测及仪表 温度检测常用几类
四、热电阻温度计
测温原理 利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性（电阻温度 效应）来进行温度测量的。 热电阻温度计适用于测量200～+500℃范围内液体、气体、蒸汽及固体表面的温度。
温度检测及仪表 温度检测常用几类
二、压力式温度计 压力式温度计的原理是基于密闭测温系统内蒸发液体 的饱和蒸汽压力和温度之间的变化关系，而进行温度测量的。 当温包感受到温度变化时，密闭系统内饱和蒸汽产生相应的 压力，引起弹性元件曲率的变化，使其自由端产生位移，再 由齿轮放大机构把位移变为指示值，这种温度计具有温包体 积小，反应速度快、灵敏度高、读数直观等特点。
化工仪表及自动化
常用仪表
常用现场仪表
温度检测及仪表 压力检测及仪表 流量检测及仪表 物位检测及仪表 调节阀 开关阀
温度检测及仪表
定义
温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上讲是物体 分子热运动的剧烈程度。 温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两 大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度 较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，故 需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温延迟现象， 同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。 非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的， 测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限 的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比 较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界 因素的影响，其测量误差较大。
常用温度测量仪表分类
温度测量仪表的分类温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。
通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。
非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。
按工作原理分为膨胀式、电阻式、热电式，辐射式。
玻璃管温度计是根据液体热膨胀原理测温，双金属温度计是根据固体热膨胀原理测温，热电阻根据热阻效应原理测温，热电偶根据热电效应原理测温，辐射高温计根据热辐射原理测温。
一、热电偶热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。
其优点是：①测量精度高、热惯性小。
因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
②测量范围广。
常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。
③构造简单，使用方便。
④输出信号为电信号，便于远传。
1．热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个电流,这种现象称为热电效应。
热电偶就是利用这一效应来工S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
工业用热电偶的测温范围见下表：在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃，B偶不用补偿导线，用普通的屏蔽线。
2、热电偶的结构一般由热电极、绝缘套管、保护管、接线盒组成。
普通型热电偶按其安装时的固定形式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰连接无固定装置等多种形式。
热电极：一般金属Φ0.5~3.2mm，昂贵金属Φ0.3~0.6mm，长度与被测物质有关，一般为300~2000mm，通常在350mm左右；绝缘管：隔离热电偶与被测物，一般在室温下要5MΩ左右；保护套管：避免受被测介质的化学腐蚀和机械损伤；接线盒：固定接线座，连接补偿导线。
现场仪表常见的温度、压力、流量液位故障及处理(30个)
现场仪表常见的温度、压力、流量液位故障及处理（30个）一、现场测量仪表。
一般分为温度、压力、流量、液位四大类一)：温度仪表系统常见故障分析（1）：温度突然增大：此故障多为热电阻（热电偶）断路、接线端子松动、（补偿）导线断、温度失灵等原因引起，这时需要了解该温度所处的位置及接线布局，用万用表的电阻（毫伏）档在不同的位置分别测量几组数据就能很快找出原因。
（2）：温度突然减小：此故障多为热电偶或热电阻短路、导线短路及温度失灵引起。
要从接线口、导线拐弯处等容易出故障的薄弱点入手，一一排查。
现场温度升高，而总控指示不变，多为测量元件处有沸点较低的液体（水）所致。
（3）：温度出现大幅度波动或快速震荡：此时应主要检查工艺操作情况（参与调节的检查调节系统）。
二)：压力仪表系统常见故障及分析（1）：压力突然变小、变大或指示曲线无变化：此时应检查变送器引压系统，检查根部阀是否堵塞、引压管是否畅通、引压管内部是否有异常介质、排污丝堵及排污阀是否泄漏等。
冬季介质冻也是常见现象。
变送器本身故障可能性很小。
（2）：压力波动大：这种情况首先要与工艺人员结合，一般是由操作不当造成的。
参与调节的参数要主要检查调节系统。
三)：流量仪表系统常见故障及分析（1）：流量指示值最小：一般由以下原因造成：检测元件损坏（零点太低。
；显示有问题；线路短路或断路；正压室堵或漏；系统压力低；参与调节的参数还要检查调节器、调节阀及电磁阀。
（2）：流量指示最大：主要原因是负压室引压系统堵或漏。
变送器需要调校的可能不大。
（3）：流量波动大：流量参数不参与调节的，一般为工艺原因；参与调节的，可检查调节器的PID参数；带隔离罐的参数，检查引压管内是否有气泡，正负压引压管内液体是否一样高。
四)：液位仪表系统常见故障及分析（1）:液位突然变大：主要检查变送器负压室引压系统是否堵、泄漏、集气、缺液等。
灌液的具体方法是：按照停表顺序先停表；关闭正负压根部阀；打开正负压排污阀泄压；打开双室平衡容器灌液丝堵；打开正负压室排污丝堵；此时液位指示最大。
常用工业温度仪表
温度测量仪表双金属温度计一、双金属温度计的工作原理双金属温度计的工作原理是利用二种不同温度膨胀系数的金属，为提高测温灵敏度，通常将金属片制成螺旋卷形状，当多层金属片的温度改变时，各层金属膨胀或收缩量不等，使得螺旋卷卷起或松开。
由于螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由转动的指针相连，因此，当双金属片感受到温度变化时，指针即可在一圆形分度标尺上指示出温度来。
这种仪表的测温范围一般在-80 C〜+500 C间，允许误差均为标尺量程的1.5%左右。
二、双金属温度计分类普通双金属温度计、耐震型双金属温度计、电节点双金属温度计。
按双金属温度计指针盘与保护管的连接方向可以把双金属温度计分成轴向型、径向型、135°向型和万向型四种。
①轴向型双金属温度计：指针盘与保护管垂直连接②径向型双金属温度计：指针盘与保护管平行连接。
③135。
向型双金属温度计：指针盘与保护管成135°连接。
④万向型双金属温度计：指针盘与保护管连接角度可任意调整。
三、选型与使用在选用双金属温度计时要充分考虑实际应用环境和要求，如表盘直径、精度等级、安装固定方式、被测介质种类及环境危险性等。
除此之外，还要重视性价比和维护工作量等因素。
此外，双金属温度计在使用过程中应注意以下几点：A、双金属温度计保护管浸入被测介质中长度必须大于感温元件的长度，一般浸入长度大于100mm,0-50 C量程的浸入长度大于150mm，以保证测量的准确性。
B、各类双金属温度计不宜用于测量敞开容器内介质的温度，带电接点温度计不宜在工作震动较大的场合的控制回路中使用。
C、双金属温度计在保管、使用安装及运输中，应避免碰撞保护管，切勿使保护管弯曲变型及将表当扳手使用。
D、温度计在正常使用的情况下应予定期检验。
一般以每隔六个月为宜。
电接点温度计不允许在强烈震动下工作，以免影响接点的可靠性。
E、仪表经常工作的温度最好能在刻度范围的1/3〜2/3处。
压力式温度计» ___________一、压力式温度计的工作原理压力式温度计的原理是基于密闭测温系统内蒸发液体的饱和蒸气压力和温度之间的变化关系，而进行温度测量的。
现场仪表基础知识
Q＝4nV0 式中 n --椭圆齿轮的旋转速度；
V0 --半月形测量室容积。 椭圆齿轮流量计的流量信号(即转速n)的显
示，有就地显示和远传显示两种。
2.2流速法
根据一元流动的连续方程，当流通截面恒定时，
截面上的平均流速与体积流量成正比。于是各 种与流速有关的物理现象便可以用来建立流量 计。例如：超声波流量计、涡轮流量计、电磁 流量计、漩涡流量计和节流式流量计等均属于 此类。目前流量仪表中以这类仪表最多，它们 有较宽的使用条件，有用于高温高压流体的， 也有精度较高的，有的能量损失很小，有的可 适应脏污介质等等。
根据牛顿第二定律，流量管扭曲量的大小完 全与流经流量管的质量流量大小成正比，安 装于流量管两侧的电磁信号检测器用于检测 流量管的振动。当没有流体流过流量管时， 流量管不产生扭曲，两侧电磁信号检测器的 检测信号是同相位的；当有流体流经流量管 时，流量管产生扭曲，从而导致两个检测信 号产生相位差，这一相位差的大小直接正比 于流经流量管的质量流量。
26
标准节流装置包括孔板、喷嘴和文丘里管，在此以 孔板为例。流体在管内流动，经过节流孔时，通道 截面积突然变小，流速加大，由于在总的能量中动 能增大，势必导致静压力的下降。流量越大，压力 降低得越多，再经过一段距离后，流速又回到原来 的数值，压力也有所回升，但因有阻力损失，所以 恢复不到原来的数值，压力分布大致如图所示。
椭圆齿轮流量计 椭圆齿轮流量计的测量部分是由两个相互啮合的椭圆形齿轮A和B、 轴及壳体组成。椭圆齿轮与壳体之间形成测量室，如图所示。
如图(a)、(b)、(c)所示，椭圆齿轮转动了1／4周，其所排出的被测 介质为一个半月形容积。所以、椭圆齿轮每转一周所排出的被测 介质量为半月形容积的4倍。故通过椭圆齿轮流量计的体积流量Q 为
热工测量及仪表-温度测量
K E A (T , T0 ) e
T
T0
1 d ( N AT t ) dt N AT dt
式中: NAT和NBT分别为A导体和B导体的电子密度, 是 温度的函数。
（3）热电偶回路的热电势
现了一些问题，已无法满足现代科学发展对温度测量的要求。国 际计量委员会决定用1990年国际温标（ITS-90）代替IPTS-68。
在1990年国际温标中指出，热力学温标是基本物理量。单位
开尔文，符号为K。它规定水的三相点热力学温度为273.16K，定 义开尔文一度等于水三相点热力学温度的1/273.16。 在 ITS-90 中同时使用国际开尔文温度（符号为 T90 ）和国际摄 氏温度（符号为t90），其关系为 t90 = T90 － 273.15 T90单位为开尔文（K），t90单位为摄氏度（℃）。这里所说 的摄氏度符合国际实用温标（ITS-90）的规定。
标准大气压力下，水的冰点为32度，沸点是212度，分为
180等份，每份温度定义为华氏1度，摄氏温度和华氏温度的 关系为
5 c9 ( F 32)
类似的经验温标还有兰氏、列氏等。 经验温标的缺点在于它的局限性和随意性。
3、热力学温标
热力学温标是英国物理学家开尔文 (Kelvin) 于 1848 年以
从理论上可以证明该接触电势的大小和方向主要
取决于两种材料的性质（电子密度）和接触面温
度的高低。
温度越高，接触电势越大；两种导体电子密度比
值越大，接触电势也越大。
（2）温差电势 同一导体的两端温度不同时, 高温端的电子能量要比低 温端的电子能量大, 因而从高温端跑到低温端的电子数比从
常用温度测量仪表原理与维护
三、温度计的分类和形式
膨胀式温度计
玻璃温度计 压力式温度计 双金属温度计
热电偶温度计 热电阻温度计 辐射式温度计
四、膨胀式温度计
玻璃温度计 压力式温度计 双金属温度计
玻璃液体温度计
利用液体受热膨胀并 沿玻璃毛细管延伸而 直接显示温度
双金属温度计
t t0 t = t0
不同金属受热膨胀不 同，双金属片在受热 情况下发生弯曲而显 示温度
双金属温度计
(二).双金属片温度计 按指示部分与保护管 连接方式不同 , 分为 下列三种类型:
(1)轴项型 (2)径向型 (3)135度角型
双金属温度计
四、辐射式温度计
通过特定波长光波的强度或热辐射强度来确 定光源温度。 1. 辐射式温度计：测定热辐射强度； 2. 光学温度计：采用光学分频法，测定不同频 率光波的强度比值； 3. 比色法：直接通过可见光颜色的对比，确定 光源温度。 辐射式温度计，通常用于测量高温条件，特 别是光学温度计和比色温度计需要利用物体 在高温下发射的可见光进行检测。
玻璃温度计
2、压力式温度计
压力式温度计的工作原理是当温度变化时,工质的 体积或压力相应发生变化,以此制成温度计 这种温度计的主要优点是构造简单,防震可以远距 离测量 , 并可制成自动记录式。主要缺点是损坏 后很难修理,不能测点温和表面温度。 国产 WTQ 型式气体压力温度计 , 可用来指示或记 录工业设备中气体 , 蒸汽或液体的温度。测量范 围 :0-120,0-160,0-200,0-3009( 单位摄氏度 ) 工作 压力:60kgf/cm^2,精度1.5与2.5级。
（2）.仪表机械零点调整法
仪表的机械零点为仪表输入电势为零时,指针 停留的刻度点 , 也就是仪表的起始点。若预 知热电偶冷端温度为 t0,在此时相当于人为给 仪表输入热电势 EAB(t0, 0), 在接通测温回路 后,输入仪表的热电势为： EAB(t,t0) + EAB(t0,0) = EAB(t,0) 使仪表指针指示热端温度t值。 仪表机械零点调整法比较简单 , 如热电偶冷 端温度波动频繁,变化较大,不宜采用此法
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（温度）
一、温标
1、温度的数值表示方法称为温标。它规定了温度
的读数的起点（即零点）以及温度的单位。各类温
度计的刻度均由温标确定。 2、国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏温标、 热力学温标等。
几种温标的对比
正常体温 为37 C ， 相当于华 氏温度多 少度？
二、双金属温度计
测量原理 物体受热时产生膨胀
补偿导线型号（续）
型号 配用热电偶 正 -负 型号 导线外皮 颜色 正 -负 红 -绿 红 -黄 100C时的 热电势/ mV 0.647 2.744
RC NC EX JX TX
R （铂铑13—铂） N（镍铬硅—镍硅）
RC NC EX JX TX
E （镍铬—铜镍）
J（铁—铜镍） T （铜—铜镍 ）
常用的补偿方法：
冰点法、热电势修正法、冷端补偿器法、补偿导线法
补偿导线原理
是最常用的方法，即把热电偶延长把冷端引至温度较稳定 的地方(通常为控制室)，然后由人工来调正冷端温度，即
把仪表零点调至室温,或由仪表内电路进行自动补偿。对于
贵金属热电偶把热电偶延长也是不可能的，因为价格太高 行不通，就用热电特性相近的贱金属来做延长导线，中间 温度定则是应用补偿导线的理论基础。补偿导线并不能自 动补偿热电偶冷端温度的变化，仅只是将热电偶冷端引至
双金属温度计的工作原理是利 用二种不同温度膨胀系数的金 属，为提高测温灵敏度，通常 将金属片制成螺旋卷形状，当 多层金属片的温度改变时，各 层金属膨胀或收缩量不等，使 得螺旋卷卷起或松开。 由于螺旋卷的一端固定而另一 端和一可以自由转动的指针相 连，因此，当双金属片感受到 温度变化时，指针即可在一圆 形分度标尺上指示出温度来
红 -棕
红 -紫 红 -白
6.319
5.264 4.279
四、热电阻
• 的电阻值随温度变化而变化这一特性来测 量温度及与温度有关的参数。热电阻大都 由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂 和铜，现在已开始采用镍、锰和铑等材料 制造热电阻。热电阻通常需要把电阻信号 通过引线传递到计算机控制装置或者其它 二次仪表上。
缺点：容易受到外界因素的干扰，测量误差较大。
红外测温仪
• 红外测温仪的测温原理是将物体发射的红
外线具有的辐射能转变成电信号，红外线
辐射能的大小与物体本身的温度相对应，
红外测温仪根据转变成电信号的大小，可
以确定物体的温度。
谢谢
自由端 参考端 冷端
中间导体定律
在热电偶回路中插入第三种（或多种）均质材料，只要 所插入的材料两端连接点温度相同，则所插入的第三种材 料不影响原回路的热电势。 EABC(T,T0)= EAB(T,T0)
热电偶回路中可接入测量热电势的仪表，只要仪表处于稳定的环境 温度，原热电偶回路的热电势将不受接入测量仪表的影响 同时该定律还表明热电偶的接点不仅可以焊接而成，也可以借用均 质等温的导体加以连接
安装要求
• 热电阻应尽量垂直装在水平或垂直管道上，安装时应有保 护套管，以方便检修和更换 • 测量管道内温度时，元件长度应在管道中心线上(即保护 管插入深度应为管径的一半) • 要根据不同的温度选择不同的测量元件。一般测量温度小
于400℃时选择热电阻
热电阻
非接触式测温
测温元件不与被测对象接触，而是通过热辐射进 行热交换，由热辐射能大小算出被测对象温度 优点：测量范围广，不破坏温度场，响应快，干 扰小，可用于测量运动的被测对象和有强电磁干 扰、强腐蚀的场合。
中间温度定律
A和B组成的热电偶回路，接点温度分别为T和To时的 热电势EAB(T ,To)等于热电偶在连接点温度为(T,Tn)和 (Tn,To)时的热电势EAB(T ,Tn)和EAB(Tn,To)的代数和
EAB(T,T0)= EAB(T,Tn)+ EAB(Tn,T0)
EABB’A’(T, Tn, T0)=EAB(T, Tn)+ EA’B’(Tn, T0)
热电偶的结构
热电偶一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成 连接形式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰 连接、无固定装置等。
绝缘管
管
热电偶的结构
用以防止两根热电极短路，通常采用氧化铝或工业陶瓷
保护套管
保护套管避免热电极受被测介质的化学腐蚀或机械损伤。 其材质一般根据测量范围、加热区长度、环境气氛以及测温 的时间常数等条件来确定，具体选择时可查阅有关技术手册。 科学研究中所用的热电偶有时用细热电极丝自制焊接而成， 也可不用保护套管以减少热惯性，提高测量精度。
-270～1370 C －270～800 C
9.587
41.276 ——?
几种常用热电偶的热电势与温度的关系
K系列热电偶
热电偶的冷端补偿
理论上，热电偶是冷端以0℃为标准进行测量的。然而， 通常测量时仪表是处于室温之下的，但由于冷端不为0℃，
造成了热电势差减小，使测量不准，出现误差。因此为
减少误差所做的补偿措施就是冷端温度补偿
温度较稳定的地方而已，补偿还要由人工和仪表来进行。
补偿导线
补偿导线
回路总热电势为 E=EAB(T,T0’)+EA’B’(T0’,T0)
EAB(T0’,T0)=EA’B’(T0’,T0)
E=EAB(T,T0)
R型延长线
补偿导线的正确使用
① 各种补偿导线只能与相应型号的热电偶用； ② 使用时必须各极相连，切勿将其极性接反； ③如果用普通铜导线，根据热电偶原理，接线处又 会产生温差电势，就会产生测量误差
双金属温度计
三、
结构简单、制作方便
热电偶
应用最普遍、最广泛的温度测量元件 测量范围宽、准确度高、热惯性小 直接输出直流电压信号，可以远传，便于集中检 测和自动控制。 微型热电偶还可用于快速及动态温度的测量。
热电偶测温原理 热电效应(赛贝克效应)
热电势
测量端 工作端 热端
热电极
接线盒
接线盒一般由铝合金制成，固定接线座，连接补偿导线偶
八种国际通用热电偶：
B: 铂铑30—铂铑6、 R: 铂铑13—铂、
K: 镍铬—镍硅、 J: 铁—铜镍 、 T: 铜—铜镍
S: 铂铑10—铂、
N: 镍铬硅—镍硅、 E: 镍铬—铜镍、
用于制造铂热电偶的各种铂热电偶丝
几种常用热电偶的测温范围及热电势
分度号 名称 测量温度范围 1000C 热电势/ mV
B
R
铂铑30－铂铑6
铂铑13—铂
50～1820 C
-50～1768 C
4.834
10.506
S
K E
铂铑10—铂
镍铬－镍铬 (铝) 镍铬－铜镍 (康铜)
-50～1768 C