книги / Теплотехнические измерения и приборы

Термоэлектрические термометры выпускаются со следующими значениями показателя тепловой инерции: до 5 с •— малоинерцион­ ные; до 60 с «—■средней инерционности; до 180 с <— большой инер­ ционности. Для термоэлектрических термометров с значением пока­ зателя тепловой инерции более 180 с инерционность не нормируется (ГОСТ 6616-74).

Показатель тепловой инерции еоо термоэлектрического термо­ метра, определяемый согласно ГОСТ 6616-74 при определенном значении коэффициента теплоотдачи, характеризует инерционность термометра только при данных условиях теплообмена. Динамиче­

ных случаях. Скрутку рабочего конца часто применяют для термоэлектрических термометров вольфрамрениевой и вольфраммолибденовой групп.

Сварку электродов термоэлектрического термометра произво­ дят как с предварительной скруткой термоэлектродов, так и без скрутки (рис. 4-8-2). Не рекомендуется делать скрутку более двух оборотов. Если скрутка будет сделана с большим числом оборотов и с большим шагом, то спай рабочего конца может фактически нахо­ диться не в месте сварки, а на конце скрутки, в том месте, где тер­ моэлектроды расходятся. Это может привести к значительным и не поддающимся учету погрешностям при измерении температуры. Поэтому лучше не прибегать к излишней скрутке термоэлектродов или не делать ее вообще.

Другим вариантом изготовления спая рабочего конца является приварка электродов к дну защитной гильзы. Это позволяет умень­ шить инерционность термометра, но не обеспечивает возможности в условиях эксплуатации производить периодическую поверку термометра, а в случае необходимости замену термоэлектродов. Это является существенным недостатком конструкции, так как арматура термометра имеет значительно больший срок работы, чем его термоэлектроды.

Изоляционные материалы для армировки термоэлектрических термометров. Для электрической изоляции электродов термоэлект­ рических термометров, предназначенных для измерения температур до 1300°С, применяют одноканальные и двухканальные бусы или трубки из специального фарфора. Для термоэлектрических термо­ метров, применяемых для измерения температур в области 1300—■ 1900°С, используются бусы или трубки из окиси алюминия (АЮ3) и другие керамические изоляторы. При применении термоэлектри­ ческих термометров ТВР для измерения температуры жидкой стали часть электродов и рабочий конец термометра изолируют кварцевой трубкой.

Более подробные сведения о свойствах электроизоляционных материалов, применяемых для изоляции электродов термоэлектри­ ческих термометров, приводятся в специальной литературе.

Термоэлектрические термометры, предназначенные для изме­ рения температуры среды, находящейся под давлением, близким к атмосферному, или под избыточным давлением, имеют различные конструктивные формы. Для термоэлектрических термометров ТПП, ТПР, ТХА и ТХК, выпускаемых серийно Луцким приборострои­ тельным заводом, используется унифицированная конструкция за­ щитной арматуры, разработанная НПО «Термоприбор». В качестве примера рассмотрим термоэлектрические термометры типа ТХА-0515

иТХК-0515. Унифицированная конструкция защитной арматуры показана на рис. 4-8-3. Эта защитная арматура используется также

идля термометров сопротивления (гл. 5), отличается в основном конструкцией защитных гильз, рассчитанных на различные услов­ ные давления Ру, и штуцеров. Головка же для всех модификаций термоэлектрических термометров ТХА-0515 и ТХК-0515 исполь­ зуется одна и та же. Головка к защитным гильзам 3<—6 присоеди­ няется к неподвижному штуцеру с помощью трубки, находящейся обычно вне среды, температура которой измеряется.

Защитные гильзы термометров ТХА-0515 и ТХК-0515, пред­ назначенных для измерения температуры от *—50 до + 600°С, изго­ товляют из стали 0X13 или Х18Н10Т. Защитные гильзы термомет­ ров ТХА-0515, предназначенных для измерения температуры от *—50 до +900°С выполняют из стали ОХ20Н14С2. Штуцер пере­ движной изготовляют из стали 2X13 или Х18Н9Т.

Электроды термоэлектрических термометров ТХА-0515 и ТХК-0515 изготовляют из проволоки диаметром 1,2 мм. Они по всей длине изолированы керамикой. Для обеспечения вибростой­ кости свободное пространство между изолированными электродами и внутренней стенкой гильзы заполнено сухим керамическим по­ рошком, и гильза загерметизирована эпоксидным компаундом. Рабочий конец термометров изолирован от защитной гильзы кера­ мическим наконечником. Термоэлектрические термометры с гиль­ зой 6 (рис. 4-8-3) изготовляют также с неизолированным рабочим концом. Термометры ТХА-0515 и ТХК-0515 изготовляют с различ­ ной длиной погружаемой (монтажной) части L (от 120 до 2000 мм).

Герметизация гильз этих термоэлектрических термометров вы­ звана тем, что они рассчитаны на нижний предел измерения до •—50°С, однако принятый способ герметизации исключает возмож­ ности извлечения термоэлектродов из гильзы для их поверки.

Рис. 4-8-3. Унифицированная конструкция защитной арматуры.

Термоэлектрические термометры ТХА-0515 и ТХК-0515 с гиль­ зой 1 и передвижным штуцером 2 (рис. 4-8-3) предназначены для измерения температуры среды, находящейся под рабочим давле­ нием, близким к атмосферному. Передвижной штуцер позволяет осуществлять не только крепление термометра на объекте, но и из­ менять глубину погружения.

Термометры ТХА-0515 и ТХК-0515 с гильзами 3 и 4, снабжен­ ными неподвижным штуцером, могут быть использованы для изме­ рения температуры различных сред, находящихся под давлением.

Термоэлектрические термометры ТХА-0515 и ТХК-0515 с гиль­ зой 5, снабженной неподвижным штуцером, предназначены для изме­ рения температуры среды, находящейся под высоким рабочим избы­ точным давлением, например, для измерения температуры перегре­ того водяного пара до 560°С, находящегося под избыточным дав­ лением до 140 кгс/см2 (14 МПа) и при скорости протекания пара 40-—45 м/с. Для этих термометров показатель тепловой инерции 120 с.

Термоэлектрические термометры ТХА-0515 с гильзой 6 исполь­ зуются в энергетике для измерения температуры перегретого водя­ ного пара энергоблоков со сверхкритическими параметрами. Пока­

Постоянные времени 7 \ и 7\, и время установления показаний

Хромель-алюмелевый термоэлектрический термометр типа ТХА-081, показанный на рис. 4-8-5, используется в энергетике для

странство между изолированными электродами и защитной гильзой заполнено керамическим порошком, менее надежны.

4-9. Удлиняющие термоэлектродные провода

Выше отмечалось, что при измерении температуры термоэлектри­ ческими термометрами в промышленных условиях необходимо вводить поправку на температуру свободных концов термометра.

термоэлектродных проводов с медными проводами; МП •— изме­ рительный прибор.

Термо-э. д. с. Е рассматриваемой цепи

Термо-э. д. с. того же термометра АВ при тех же температурах рабочего и свободных концов, но без термоэлектродных проводов,

Если термоэлектрические характеристики термометра АВ и пары, составленной из термоэлектродных проводов i4xfît, одинаковы

применяемых с серийно выпускаемыми термоэлектрическими термо­ метрами, даны в табл. 4-9-1. Удельное электрическое сопротивление проволоки, применяемой для стандартных термоэлектродных про­ водов, приведено в табл. 4-7-4.

Институтом полупроводников АН СССР разработан специальный полупроводниковый термостат для свободных концов термоэлектри­ ческих термометров, который позволяет автоматически поддержи­ вать их температуру равной 0 ± 0,015°С. Термостат рассчитан на работу при температуре окружающего воздуха до +35°С. Полу­ проводниковая термобатарея термостата питается постоянным то­ ком напряжением 0,4 В от специального выпрямительного устрой­ ства. Мощность термобатареи равна 6,4 Вт. В настоящее время этот термостат серийно еще не изготовляется.

Если при измерении температуры не требуется высокая точность и при этом температура в помещении, где производятся измерения, не меняется заметно, то свободные концы термометра могут нахо­ диться при этой температуре, однако в этом случае их следует по­ грузить в сосуд, заполненный маслом, температура которого должна контролироваться с помощью стеклянного термометра. Этот способ поддержания постоянства температуры свободных концов позво­ ляет контролировать их температуру с погрешностью ± 0 ,2 —0,5°С.

Простейшим стационарным устройством, позволяющим в из­ вестной мере стабилизировать температуру свободных концов и измерять ее, является коробка для свободных концов. Температуру свободных концов в этой коробке измеряют стеклянным жидкост­ ным термометром или другим прибором. Этот способ стабилизации температуры свободных концов хотя и применяется в эксплуата­ ционных условиях, но является далеко несовершенным.

В зарубежной практике для стабилизации температуры свобод­ ных концов термоэлектрических термометров широко применяют специальные термостаты с автоматическим поддержанием темпера­ туры. В качестве регулятора температуры обычно применяют про­ стейший биметаллический терморегулятор. Поддерживаемая тем­ пература в термостате несколько выше, чем максимально возможная температура окружающей среды (обычно 40—50°С). Подобные термостаты обеспечивают постоянство температуры в пределах ±0,5*—0,6°С,

4-11. Милливольтметры

Магнитоэлектрические милливольтметры широко применяют для измерения температур в комплекте с термоэлектрическими термо­ метрами, а также с другими преобразователями, рассматриваемыми ниже.

Принцип действия и основы теории. Магнитоэлектрические мил­ ливольтметры основаны на использовании сил взаимодействия между постоянным током, протекающим по проводнику (обмотке подвиж­ ной рамки), и магнитным полем постоянного неподвижного магнита. Сила, действующая на проводник, направлена всегда нормально к направлению тока и к направлению магнитного поля. Для опре­ деления направления этой силы обычно пользуются правилом левой руки. Направление силовых линий проводника с током определяется известным правилом буравчика,