Манометрические термометры

Манометрические термометры

Манометрический термометр (рис. 1) состоит из термобаллона 8, трубчатой (или винтовой) пружины 1 и соединяющего их капилляра 7, заполненных газом, жидкостью или паром. При изменении температуры пространства, в котором находится термобаллон, меняется давление в системе, и, следовательно, в пружине. Последняя имеет овальное или эллиптическое сечение (пружина Бурдона), и поэтому при изменении давления в ней она раскручивается или скручивается, а так как один из ее концов жестко закреплен в держателе 6, это вызывает перемещение другого ее конца, перемещение через поводок 2, сектор 3 и трубку 5 передается указывающей стрелке 4.

Манометрические термометры позволяют измерять температуры от —130 до +550°С.

Рис. 1. Манометрический термометр с трубчатой пружиной Бурдона.

К преимуществам манометрических термометров следует отнести возможность передачи показаний на сравнительно большие расстояния, так как капилляр может изготавливаться длиной до 30—60 м, и большую мощность измерительной системы, к которой могут быть пристроены пишущие и контактные устройства. Благодаря этому эти приборы могут изготовляться как указывающие, регистрирующие, сигнализирующие и регулирующие.

К недостаткам манометрических термометров следует отнести большой размер и тепловую инерцию датчика (термобаллона), постепенную деформацию в эксплуатации термобаллона и капилляра, сбивающую градуировку, вследствие чего требуется периодическая их проверка, и относительную трудность ремонта.

Наиболее распространенные у нас газовые манометрические термометры типа ТГ наполнены азотом и имеют пределы измерения от 0 до 300 °С.

Рис. 2. Манометрический термометр

Газовые термометры заполняются азотом под давлением, поэтому влияние атмосферного давления на показания прибора сведено к минимуму и с ним можно не считаться. Естественно, температура окружающей среды влияет на их показания, однако при правильном выборе отношения объемов баллона и капиллярной трубки они могут достаточно точно работать при длине капилляра до 30 - 40 м. Этот же недостаток— влияние температуры окружающей среды — имеют и жидкостные термометры, для них в качестве рабочей жидкости могут применяться метиловый спирт, ксилол или ртуть.

Паровые манометрические термометры имеют термобаллон, заполненный на 2/3 объема низкокипящей жидкостью, например бензолом, ацетоном, хлор-метилом. Остальная треть баллона занята паром этих жидкостей. Капилляр и пружина заполнены жидкостью, которая при рабочих температурах не испаряется (например, смесь глицерина, воды и спирта).

Так как упругость насыщенного пара очень быстро возрастает с температурой, то влияние расширения жидкости в капилляре и пружине ничтожно, поэтому можно изготавливать приборы с относительно меньшим термобаллоном. Недостатком паровых манометрических термометров является недостаточный верхний предел измеряемых температур 100 - 200 °С.

Удобнее всего применять манометрические термометры для измерения и регулирования температуры жидкостей, например для указания и сигнализации температуры масла в трансформаторах, в том числе и печных. В электрических печах термобаллоны практически не применяются из-за больших тепловой инерции и размеров термобаллона.

Наш сайт в Facebook:

Манометрические термометры

Термометр манометрический - прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления рабочего вещества в замкнутом объеме от температуры. В зависимости от рабочего вещества различают газовые, жидкостные и конденсационные термометры.

Конструктивно манометрические термометры представляют собой герметичную систему, состоящую из баллона, соединённого капилляром с манометром. Термобаллон погружается в измеряемую среду. При изменении температуры рабочего вещества в термобалоне происходит изменение давления во всей замкнутой системе, которое через капиллярную трубку передается на манометр. В зависимости от назначения манометрические термометры бывают показывающими, самопишущими, а также состоящими только из первичного преобразователя давления для дистанционной передачи сигнала. Часто к манометрическим термометрам подключают устройства управления и сигнализации.

Капилляр манометрического термометра обычно представляет собой латунную трубку с внутренним диаметром в доли миллиметра. Это позволяет удалить манометр от места установки термобаллона на расстояние до 60 м. Манометрические термометры могут применяться во взрывоопасных помещениях. При необходимости передачи результатов измерений на большое расстояние манометрические термометры снабжают промежуточными преобразователями с унифицированными выходными пневматическими или электрическими сигналами. Наиболее уязвимыми в конструкции манометрических термометров являются места присоёдинения капилляра к термобаллону и манометру. Поэтому устанавливать и обслуживать такие приборы должны специально обученные специалисты. Нельзя нагревать манометрический термометр выше предельной температуры, на которую он рассчитан.

Диапазон измерений манометрического термометра зависит от типа термометра и рабочего вещества. Диапазон должен быть установлен в ТУ на термометры конкретного типа.

Газовые манометрические термометры заполняются азотом или гелием. Диапазон измерения температур может составлять от -200 до +800°С (ГОСТ 16920-93). Шкала равномерная. На показания газовых манометрических термометров оказывает влияние температура капиллярной трубки, если она отличается от температуры термобаллона. Для уменьшения, этой погрешности термометрический баллон имеет объем, во много раз превышающий объем капиллярной трубки. Устранение погрешности достигается применением специальных компенсирующих устройств.

Жидкостные манометрические термометры заполняются ртутью, толуолом, ксилолом, метиловым или пропиловым спиртом. Диапазон измерения температур для жидкостных термометров составляет от -150 до 400 °С. Благодаря большой теплопроводности жидкости, такие термометры менее инерционны по сравнению с газовыми. Шкалы ртутных и спиртовых термометров равномерные, шкала термометра, заполненного ксилолом, не равномерная в диапазоне температур выше 120 °С.

Принцип работы конденсационных манометрических термометров основан на зависимости давления насыщенного пара от температуры. В конденсационных манометрических термометрах применяются легкокипящие жидкости пропан, хлористый этил, этиловый эфир, ацетон, бензол и т.д. Конденсационные манометрические термометры обладают высокой чувствительностью. Шкалы термометров не равномерны в связи с нелинейной зависимостью давления насыщенного пара от температуры. Диапазон измерения температур составляет от -50 до +300 °С.

Особенностью манометрических термометров является довольно большая тепловая инерционность. Показатель тепловой инерции в неподвижной газовой среде составляет 500-800 с, в жидкой среде 15-30 с. Инерционность зависит от размера баллона и его заполнения.

Классы точности манометрических термометров по ГОСТ 16920-93 «Термометры и преобразователи температуры манометрические. Общие технические требования и методы испытаний» выбирают из ряда 0,4; 0,5; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5, что соответствует пределу допускаемой основной погрешности в процентах от диапазона измерений. Вариация показаний (изменение показаний при увеличении и снижении температуры) не должна превышать предел допускаемой основной погрешности. Шкалы манометрических термометров градуируются по ГОСТ 25741-83 «Циферблаты и шкалы манометрических термометров. Технические требования и маркировка».

Поверка манометрических термометров осуществляется аккредитованными лабораториями по ГОСТ 8.305-78 «ГСИ. Термометры манометрические. Методы и средства поверки». Поверка проводится в термостатах методом сличения с эталонным термометром. Одной из наиболее сложных проблем поверки манометрических термометров является необходимость обеспечения однородной температуры в термостате на всей длине термобаллона. На термометры специального назначения, увеличенной длины, оригинальной конструкции или области применения могут быть разработаны индивидуальные методы поверки и технические требования.

Стандарты на манометрические термометры публикуются в разделе "Российские и межгосударственные стандарты" .

Методы измерения температуры. Манометрические термометры

Опубликовано 26.02.2010 Ведущий Валерий Харыбин

Действие манометрических термометров основано на использовании зависимости давления вещества при постоянном объеме от температуры. Замкнутая измерительная система манометрического термометра состоит из чувствительного элемента, воспринимающего температуру измеряемой среды, металлического термобаллона 1, рабочего элемента манометра 2, измеряющего давление в системе, длинного соединительного металлического капилляра 3. При изменении температуры измеряемой среды давление в системе изменяется, в результате чего чувствительный элемент перемещает стрелку или перо по шкале манометра, отградуированного в градусах температуры. Манометрические термометры часто используют в системах автоматического регулирования температуры, как бесшкальные устройства информации (датчики). Манометрические термометры подразделяют на три основных разновидности:

1. жидкостные, в которых вся измерительная система (термобаллон, манометр и соединительный капилляр) заполнены жидкостью;

2. конденсационные, в которых термобаллон заполнен частично жидкостью с низкой температурой кипения и частично - ее насыщенными парами, а соединительный капилляр и манометр - насыщенными парами жидкости или, чаще, специальной передаточной жидкостью;

3. газовые, в которых вся измерительная система заполнена инертным газом. Достоинствами манометрических термометров являются сравнительная простота конструкции и применения, возможность дистанционного измерения температуры и возможность автоматической записи показаний. К недостаткам манометрических термометров относятся: относительно невысокая точность измерения; небольшое расстояние дистанционной передачи показаний (не более 60 метров) и трудность ремонта при разгерметизации измерительной системы. Манометрические термометры используются в промышленной теплоэнергетике, особенно в случаях, когда по условиям взрыво - или пожаробезопасности нельзя использовать электрические методы дистанционного измерения температуры.