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仪表安装与维修

一、仪表的作用；仪表是将被测量（未知值或信息）转换成可直接观测的值或信息，并且还可以通过这些信息来控制或传递给其他设备的工具。

二、仪表按他的工作领域不同可分为两类。
（一）、电工仪表；如、电压电流表、功率表、功率因数表、电能表、频率表等。
（二）、热工仪表；如、温度测量仪表、压力侧连仪表、流量测量仪表、中量测量仪表、各种物质含量测量仪表、各种分析仪表、各种控制仪表等。

三、下面先简单介绍一下热工仪表：热工仪表按测量方式不同可分为两类：
（1）非电量测量、（即不用电信号进行测量的方式，如压力表、温度计等）。 （2）非电量的电测量、（即把物理状态通过传感器转换成电信号进行测量的 方式。如压力数显仪、温度数显仪等。）

四、电测量仪表按作用不同可分为两部分（一体化仪表除外）。一部分位检测仪表（即一次表、传感器）第二部分是显示仪表（即二次表、测量显示仪表）。
（一）、下面我们先介绍一下检测仪表、传感器：传感器是、在感受被测环境变化的同时将此变化量转换成（函数、线性或非线性的）电量输出给显示仪表。
1、传感器的种类很多、分类方式也很多，下面我们按传感器工作原理和信号传递方式分为两类：
（1） 压电式有源传感器：即能根据被测量的变化而产生变化的电流或电压，如热电偶和轴震动等。
（2） 物理量无源传感器：即能根据被测量的变化而自身的物理量（电阻、电容磁场）发生变化，压力、差压变送器和远传压力计等。
2、下面我们认识一下热电偶和轴震动。
（1） 热电偶是有两种不同的、特殊材质的金属导体结合成回路组成，这两根导体结合以后，结合点（称之为热端）与接线端之间（称之为冷端）有温差时、两导体上就会产生感应电势，电势的大小随感温点温度的变化成正比而变化，所以称他为热电势。
（2） 热电偶的组成：偶丝、绝缘套管、保护管、接线板、接线盒。
（3） 热电偶按使用环境和方式不同、有分为铠装热电偶和装配热电偶。他们的主要区别是：铠装偶是将偶丝装在带有绝缘的金属倒管里，他是不能拆装的、但是他的气密性好反应快、抗震性好能弯曲。装配热电偶是将偶丝套上绝缘套管后放进保护管中，他的好处是：拆装方便、可以换偶心便于维修，还有他的测量范围比铠装偶大
（4） 偶的选型：（1、）根据偶所工作和被测的环境、温度来选择热电偶。（2、）根据被测环境来选择偶丝的材质和保护管的材质，下面两列表我们可以参考： 表1、热电偶测量范围
热电偶类型 代号 分度号 长时间范围℃ 短时间范围℃
铂铑30-铂铑6 WRR B 0—1600 1800
铂铑10-铂 WRP S 0—1400 1600
镍铬-镍硅 WRN K 0—1200 1300
镍铬-铜镍 WRE E 0—800 900
表2、热电偶保护管的承受范围
保护管材质 长期使用温度 短期使用温度
此参数必须在垂直按装且没有强烈氧化的情况下
钢玉 1600 1800
高铝 1300 1600
Cr25Ti（不锈钢） 1000 1100
1Cr18Ni9Ti不锈钢 -200—+800 900
碳钢20＃ -100—+500 600
（3、）根据外部环境来选择结构和按装方式，比如、是不是需要防水、防溅、隔爆（根据环境来选择隔爆等级），还有偶的固定方式、是阀兰连接还是螺纹连接或无连接方式。偶直径的选择要根据环境的震动性和对于偶的氧化程度 、还有偶的热惰性来选择。偶的精度等级要根据工况来选择。注意、在震动大的地方要用凯装热电偶，宜延长使用寿命。如热电联产的汽机的循环水管道，现在全坏过了，以后我们要注意。
热电偶的热惰性
保护管直径 保护管材质 时间常数（秒）
￠16 非金属保护管 90—180
金属 90—180
￠20 非金属保护管 小于180
金属 小于180
￠25 非金属保护管 小于300

（4、）偶长度的选择：如果是在管道上垂直安装偶的插入深度（我们称他为小L）为保护管或连接头的尺寸+管道的半径，如果要倾斜45度安装，其插入深度应为直形连接头的尺寸+0.7被的管道外径，也就是热电偶要将其感温点插入到被测管的中心,侧温元件感温点：1）热电偶的感温点是器热接点，2）热电阻是其电阻棒的中心，电阻棒的长度（铂电阻为30-80mm，铜电阻为64mm，双金属温度计是距前端50mm）。如果条件不允许的话，偶的插入深度应大于偶直径的8—10倍。双金属温度计其保护管长度不大于300mm时，插入深度不小于70mm，如果大于300mm时，其插入深度不小于100mm 。偶的总长度（我们称他为大L ）要保证其接线盒的温度不超过100℃。

（5）、偶的安装：（1、）选择按装地点，选择按装地点是要避开高温区和危险区，要选择便于按装和检修的地方。在管道上安装时除了偶的感温点要插到管中心以外，还要注意液体的管道，在测量水平的液体管道的温度时要尽量向下取点，避免有气体的存在。在测量高温高压的气体和液体时（如蒸汽管道和高炉炉体检点），还要加与管道同材质的保护管、壁厚2mm以上、（参考工况压力）。如果被测量管道直径小，安装是要逆向介质流向倾斜装。如果是在其他物体中测量、如炉膛或烟道，那麽他的插入深度应不小于其保护管直径的8—10倍。
（2、）安装热电偶时密封一定要做好，螺纹连接的一定要加淬火的铜垫，阀兰按装的要扰紧石棉绳，高温时还要加耐火土，缠绕长度是其保护管长度的1/3。
（3、）热电偶的连接，热电偶与显示表连接是要用补偿导线，补偿导线是将热电偶的冷端引道恒温或温度波动范围小的地方，实计上是将冷端延长，补偿导线的热电性能在0—100℃时、与其使用的热电偶的材质的特性是相同的。注意：补偿导线和接线盒的温度在常温状态下、不能过高，测量值才是zui准确的，在2005年4月10日至4月18 日，热电联产锅炉上集汽集箱的温度一直偏高28 摄氏度左右，直到19 日下午、下了一场雨，随着气温的变化，热电偶接线盒由原来的54摄氏度慢慢降到了26摄氏度，这是传输到主控室的信号也减小到了正常值。由于在测温比较低的冬季测量的数据一直很稳定，所以我们判断热电偶的接线盒的温度不能过高，要在常温的环境中是zui准确的。前面我们讲的热电势是靠热电偶冷端和热端的温差产生的，那现在电偶的冷端和热端相距很远、冷端的温度未知，在正常测量时，冷端的温度在零摄氏度时，冷端和热端的测量值才是实际值，所以我们要消除由于冷端温度影响而产生误差。这误差消除的方法很多，我们通常采用冷端补偿法（即内部补偿），原理是用感温元件测量出冷端的实际温度，然后与冷热端的测量值相加，这时的结果才是实际测量值。也就是人为地在显示值上加以修改，在显示表和PLC内部有测温元件还有设置冷端补偿的参数。
（6）、轴震动的工作原理：轴震动传感器又称磁电式传感器，他是有特殊的线圈和永磁铁心组成，传感器固定在被测物体上，磁铁手震动后、磁力线切割线圈、产生微电势，此信号传送到显示表、就得到了震动数值。轴震动是一体封装的，其按装地点随设备定，安装时一定固定紧，以免测量时有误差。
3、下面我们了解一下无源式传感器，热电阻和压力和差压传感器。（1）、热电阻： 是靠感温元件随温度的变化而阻值发生变化的特性来测量温度的。热电阻的种类很多，我们通常所用的有：WZP系列、和WZC系列，W、表示温度仪表，Z表示热电阻，P、表示铂电阻，C、表示铜电阻。下表可以体现出不同的热电阻在不同温度下工作范围。
类别 型号 分度号 测量范围℃ 0℃电阻值（Ω）
铂热电阻 WZP Pt10 —200—+（玻璃、陶瓷骨架）
—200—+420（云母骨架） 10
Pt100 100
铜热电阻 WZC Cu50 —50—+100 50
Cu100 100
（ 2）、 热电阻的感温元件和热电偶不同，铂热电阻是由直径为Φ0.03—Φ0.05毫米的铂丝扰在不同材质的骨架上组成。铜电阻是由直径为φ0.11毫米的绝缘钢丝双绕在塑料鼓架上组成，然后用导线将其引到接线盒。由于热电阻的感温元件太细，所以不能按装载有振动的场合。如这次热电联产工程中循环水管道的热电阻，现在已经坏了几个了。热电阻在安装时感温元件要放在管道中心。
（ 3）、热电阻的安装与电偶基本相同。只是接线方式不同，热电阻本体有两线制和三线制：其实热电阻感温元件只有两个接线端，三线制的热电阻只是在任意一个接线端上并了一根导线引到了接线盒上。热电阻外部连接有三线制和四线制：三线制为的是减去线路电阻，四线制的，其作用也是为了消除线路电阻、只是方式不同、更为了。热电阻的导线要采用直径为1.5mm2以上的铜导线，避免电阻过大给测量造成影响。

（4）、此图为热电阻接线原理：在A和b之间加、250uA恒电流，此时（看三线制）在B和b之间由于线路电阻的存在会产生电压，用总电压bA减去二倍此电压（即将A的线电阻也减去），就得到了准确的数值。 而四线制的热电阻就更加了，他的A和b之间是250uA恒流源，a和B是电阻的电压信号，此信号没有电流，相当于直接测量电阻两端电压，这样就得到了准确的数值了。