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溫度測量技術(shù)

在油氣、水及污水處理、制藥、食品飲料和電力行業(yè)，溫度測量需要與物體的狀態(tài)無關(guān)，這對(duì)于流不同類型用來測量液體、氣體和固體溫度的工業(yè)用溫度測量儀表有不同的類型。

在油氣、水及污水處理、制藥、食品飲料和電力行業(yè)，溫度測量需要與物體的狀態(tài)無關(guān)，這對(duì)于流不同類型用來測量液體、氣體和固體溫度的工業(yè)用溫度測量儀表有不同的類型。主要包括如下幾種程檢測是非常重要的。測量的準(zhǔn)確度對(duì)工廠的正常運(yùn)營十分關(guān)鍵。

為了確定設(shè)備裝載物品或者是流經(jīng)設(shè)備物品的溫度，溫度測量設(shè)備通常是大型控制回路的一個(gè)組成部分。這種儀表系統(tǒng)的目標(biāo)是監(jiān)視并控制液流。在此情況下，溫度測量的作用自然就是監(jiān)視并將流體的溫度控制在設(shè)計(jì)要求之內(nèi)。

通常，溫度測量回路中會(huì)使用計(jì)算，執(zhí)行包括數(shù)據(jù)收集與傳輸、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示、報(bào)警和控制等功能。這種計(jì)算智能對(duì)溫度測量儀表的制造商提出了更高的要求。

不同類型
用來測量液體、氣體和固體溫度的工業(yè)用溫度測量儀表有不同的類型。主要包括如下幾種：

充液玻璃

這種溫度計(jì)包括一個(gè)帶有細(xì)管的玻璃泡，特點(diǎn)是可靠并且價(jià)格低廉。溫度變化的時(shí)候，玻璃泡中的液體會(huì)流入細(xì)管形成細(xì)線，就可以根據(jù)細(xì)線的長度測量現(xiàn)在的溫度。液體上方的空間充滿了該種液體的飽和蒸汽。

通�？梢允褂迷摲N溫度計(jì)的液體包括：
戊烷， 測量溫度- 2 0 0 到2 0 ℃ ； 酒精， - 1 1 0 到5 0 ℃ ；
甲苯，-70到100℃；汞（真空狀態(tài)），-35到280℃；汞（充氣狀態(tài)），-35到750℃。有時(shí)，可以通過加壓擴(kuò)大液體的測量范圍。

制造充液玻璃溫度計(jì)所使用材料的厚度，通常會(huì)影響到反應(yīng)時(shí)間。為了提高精確度，需要材料具有極佳的熱傳導(dǎo)性，液體具有很高的熱膨脹系數(shù)，還必須要考慮線性膨脹。

雙金屬式

雙金屬式溫度計(jì)包括由兩種不同金屬組成的金屬線。一起連接在指示器上的兩種金屬的熱膨脹系數(shù)要不同。因?yàn)榕蛎浡什煌�，雙金屬就會(huì)出現(xiàn)彎曲，從而指示溫度變化。金屬線的一端連接箱體，而另一端連接指示器。

金屬線可以使用鉚接的方式，但是更常見的做法是纏繞和焊接。為了獲得較大的彎曲度，會(huì)特意將雙金屬先做成螺旋狀。這種溫度計(jì)可以有不同的設(shè)計(jì)方案，比如錐形螺旋、圓柱形螺旋、平面螺旋以及平面和圓柱體組合螺旋方式。為了提高精度，雙金屬式溫度計(jì)必須要進(jìn)行校準(zhǔn)，或者要與受控的傳統(tǒng)運(yùn)行溫度接近。

盡管這類設(shè)備的便攜性很好，也不需要電源，但是它們通常沒有熱電偶或者RTD那么精確。雙金屬式溫度計(jì)可以用來監(jiān)控溫度的相對(duì)變化，以及煉油、高溫加工電阻線加熱器等場合，它還用在調(diào)配槽當(dāng)中。

熱電偶

這是一種可以對(duì)溫度進(jìn)行直接電子監(jiān)控的溫度測量技術(shù)。一個(gè)熱電偶包括兩根在一端相連的使用不同金屬材料的導(dǎo)線。導(dǎo)線的金屬材料可以是合金也可以是純金屬，而測量的原理是：當(dāng)兩種不同金屬發(fā)生接觸的時(shí)候，產(chǎn)生的熱電壓不同。

針對(duì)不同的應(yīng)用場合和溫度限制，熱電偶的組成材料也不盡相同，可以選擇的包括：銅/銅鎳合金（康銅）、鎳鉻合金/鋁鎳合金、鉑/鉑銠合金以及鐵/康銅。

為了獲得高精度，用于流程測量的熱電偶必須借由套管進(jìn)行保護(hù)。由于使用套管存在熱接觸，在熱電偶和套管間需要進(jìn)行物理導(dǎo)熱，或者也可以使用熱導(dǎo)潤滑劑。在低溫應(yīng)用的場合，必須要極度小心，減少潮濕的影響。因?yàn)闊犭娕伎梢詼y量的溫度范圍很廣，它已經(jīng)被使用在鍋爐、鹽浴池、熱處理、軟化金屬、陶瓷加工等多種場合。

紅外線

紅外線（IR）溫度計(jì)采用的一種非接觸式的溫度測量，同樣有著很多工業(yè)應(yīng)用。它們可以通過探測物體表面的輻射量測量溫度。合理使用紅外線溫度計(jì)，需要考慮被測表面的輻射率。

大部分基本型的紅外線溫度計(jì)設(shè)計(jì)，包括一個(gè)鏡頭可以將紅外線能量聚焦到探測器上，然后探測器再將能量轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，在經(jīng)過周邊溫度變化的補(bǔ)償之后在溫度單元上顯示。因?yàn)榭梢栽诓唤佑|的情況下測量物體溫度，紅外線傳感器在那些熱電偶或者替他探針型傳感器無法使用或者無法提供精確數(shù)據(jù)的場合得心應(yīng)手。不發(fā)生接觸在食品行業(yè)尤為重要。

電阻式（RTD）

電阻式溫度計(jì)，或者稱為RTD（電阻式溫度設(shè)備），工作原理是材料的電阻隨著溫度發(fā)生改變。鉑、鎳和銅通常是RTD的主要制造材料，因?yàn)檫@些金屬的電阻隨溫度變化較大。

RTD的應(yīng)用通常在那些對(duì)于響應(yīng)速度和準(zhǔn)確度要求比熱電偶高的場合。RTD相對(duì)較高的電力輸出，也使其可以與指示器、控制器、記錄儀等設(shè)備直接連接。某些情況下，RTD的經(jīng)濟(jì)性也要好于熱偶，這是因?yàn)檠由炀�的材質(zhì)是銅，費(fèi)用不能隨意忽略。此外，RTD的參考溫度源也不需要進(jìn)行校準(zhǔn)。

選擇方法
為了保證效率，同時(shí)延長溫度計(jì)的服務(wù)壽命，必須要使用合理的選擇方法。事實(shí)上，選擇不合理被認(rèn)為是測量失效主要的原因。而測量失效會(huì)造成工廠相當(dāng)長時(shí)間的停工。在壞的情況，選擇不合理的溫度計(jì)可能在出現(xiàn)溫度過高或者過低的時(shí)候不能進(jìn)行警示，對(duì)于工廠安全造成惡劣的影響，也可能會(huì)損壞昂貴的設(shè)備。

為了提高溫度計(jì)的運(yùn)營效率、延長服務(wù)壽命，用戶需要遵循如下一些基本的選擇原則：

(1) 精度
精度指的是測量設(shè)備讀數(shù)對(duì)于被測數(shù)量實(shí)際值的貼近度，對(duì)于保證流程效率非常關(guān)鍵。通常，精度可以用全刻度輸出或者讀數(shù)的百分比來表示。精度規(guī)范可能會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)，因?yàn)樗��?jīng)常是由OEM針對(duì)理想的邊際情況而設(shè)定的。然而在實(shí)際工作當(dāng)中，與理想狀態(tài)之間存在偏差是非常普遍的現(xiàn)象，因此必須要對(duì)儀表的精度進(jìn)行額外的界定。另外，還需要明確精度是基于測量值（估值的百分比）還是范圍極值。

2) 流程介質(zhì)
在選擇安裝溫度計(jì)的時(shí)候，必須要考慮設(shè)備與介質(zhì)的兼容性。否則，就很有可能發(fā)生腐蝕、磨損之類的事情。腐蝕會(huì)引起儀表失效，可能會(huì)對(duì)工廠人員和設(shè)備的安全造成影響，也可能會(huì)對(duì)環(huán)境有所傷害。與之類似的是，一些流體從化學(xué)角度看是無毒的，但是一旦存在另外一些物品（可能僅僅是污染），這些流體可能會(huì)有較強(qiáng)的腐蝕性。因此，必須要小心再小心。在元件制造非常復(fù)雜和困難的場合，可能需要的原料種類必須要進(jìn)行限制。如果一臺(tái)溫度計(jì)發(fā)現(xiàn)與介質(zhì)不兼容，然后將它放到另一種與前一種液體不兼容的介質(zhì)當(dāng)中，這時(shí)就可能會(huì)造成流程介質(zhì)的污染，甚至可能會(huì)引起爆炸。在第一種介質(zhì)中溫度元件的腐蝕，可以造成在第二種介質(zhì)過早出現(xiàn)失效。

因此，不建議將溫度計(jì)從一個(gè)應(yīng)用轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)。然而，如果一定要這么做的話，必須保證前后兩種介質(zhì)兼容。如果要了解更多防腐蝕方面的信息，請(qǐng)參考NEMA-12規(guī)范。

(3) 溫度范圍
測量范圍是一項(xiàng)關(guān)鍵的選擇指標(biāo)，因?yàn)樗��?guī)定了儀器可以檢測的高和低的溫度。所以，任何不能滿足溫度范圍要求的儀器都不能使用。舉例來說，熱電偶的工作區(qū)間是-200到1600℃。

(4) 工廠經(jīng)驗(yàn)
一家工廠正在使用相同或者類似溫度計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，也是選擇使用哪一種儀器非常好的理由。用戶應(yīng)該能夠評(píng)價(jià)工廠的生命周期成本、維護(hù)和變更難易度等這些歷史記錄。需要注意的是，在這種階段，溫度計(jì)制造商的經(jīng)驗(yàn)并不會(huì)影響溫度計(jì)設(shè)計(jì)使用的決策。