【正文】 原理： 將兩種不同的成分的導(dǎo)體組成一個 閉和回路 ,見圖（ ） .當(dāng)閉和回路的兩個接點分別置于不同的溫度場中時 ,回路中將產(chǎn)生一個電動勢 .該電動勢的大小和方向 ,與導(dǎo)體的材料及兩接點的溫度有關(guān) .這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng) ,兩種導(dǎo)體組成的回路稱為熱電偶 ,將這兩種導(dǎo)體稱為熱電極 ,產(chǎn)生的電動勢稱為熱電動勢 ,熱電偶的兩個接點 ,一個稱為工作端或熱端 ,另一個稱為自由端或冷端。 設(shè)計題目：工業(yè)鍋爐微機 DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動化 24R 3R 2R 1R 4R 1 ’R tR 2 ’圖 6 . 2 熱 電 阻 的 測 量 電 路 熱電動勢有兩部分電動勢組成 ,一部分是兩種導(dǎo)體的接觸電動勢 ,另一部分是單一導(dǎo)體的溫差電動勢。 ),( 0tte A),( 0tte Bt AB )(te AB 0t )( 0te AB圖 6 . 3 熱 電 偶 回 路 當(dāng) A和 B兩種不同的 材料的導(dǎo)體接觸時 ,由于兩著內(nèi)部單位體積的自由電子數(shù)目不同 (即電子密度 ),因此 ,電子在兩個方向上的擴散的速度就不一樣 .現(xiàn)假設(shè) ,當(dāng)導(dǎo)體 A擴散到導(dǎo)體 B的電子數(shù)目要比導(dǎo)體 B擴散到導(dǎo)體 A的電子數(shù)目大 .所以 ,導(dǎo)體 A失去電子帶正電荷 ,導(dǎo)體 B 得到電子而帶負電荷 .于是 ,在 A、 B 兩導(dǎo)體的接觸界面上便形成了一個有 A到 B的電場。該電場的方向與擴散進 行的方向相反，它將引起反方向的電子的轉(zhuǎn)移，阻礙擴散作用的繼續(xù)進行。當(dāng)擴散作用與阻礙擴散作用相等時，即自導(dǎo)體 A 擴散到導(dǎo)體 B的自由電子數(shù)目與在電場作用下自導(dǎo)體 B擴散到導(dǎo)體 A的自由電子數(shù)目相等時，導(dǎo)體便處于一種動態(tài)平衡狀態(tài)。在這種狀態(tài)下， A 和 B 兩導(dǎo)體的接觸就產(chǎn)生了電位差，稱為接觸電動勢。接觸電動勢的大小與導(dǎo)體的材料、接點的溫度有關(guān)，與導(dǎo)體的直徑、長度及幾何形狀無關(guān)，對與溫度分別為 t和 0t 的兩接點，可得到下列接觸電動勢公式： 000 )()(BtAtABBtAtAB UUte UUte ?? ?? 式 () 式中， )(),( 0tete ABAB 為導(dǎo)體 A、 B在接點溫度為 t、 0t 式形成的電動勢， 0, AtAtUU 分別為導(dǎo)體 A在接點溫度為 t、 0t 式的電壓； 0, AtAtUU 分別為導(dǎo)體 B在接點溫度為 t、 0t 式的電壓。 設(shè)計題目：工業(yè)鍋爐微機 DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動化 25 c. 溫差電動勢 對于導(dǎo)體 A 或 B，將其兩端分別置于不同的溫度場 t、 0t 中（ t）、（ 0 t ），在導(dǎo)體內(nèi)部，熱端的自由電子具有較大的動能，因此向冷端移動，從而使熱端失去了電子而帶正電荷，冷端得到了電子而帶負電荷。這樣，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了一個由熱端指向冷端指向的靜電場。該電場阻止電子從熱端繼續(xù)跑到冷端并使電子反方向移動，最后，也達到了動態(tài)平衡狀態(tài)。這樣，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了電位差，我們將電位差稱為溫度電動勢，溫差電動勢的大小取決與導(dǎo)體的材料及兩端的溫度，如下所示： 0000( ),( ),BtBtBAtAtA UUtte UUtte ?? ?? 式 () 式中， ),(),( 00 ttette BA 分別為導(dǎo)體 A和 B 在溫度為 t和0t時形成的電動勢。 經(jīng)實踐證明，在熱電偶回路中，起作用的是接觸電動勢，溫差電動勢只占極小的一部分，可以忽略不計。 2)熱電偶的材料的結(jié)構(gòu)及種類 a、熱電偶材料的選擇 根據(jù)金屬的熱電效應(yīng)原理 ,任意兩種不同的導(dǎo)體都可以捉為熱點極組成熱電偶 ,但在實際應(yīng)用中 ,用作熱點極的材料應(yīng)具備如下己方面的條件 . (1) 溫度測量范圍廣 ,要求 在規(guī)定的溫度測量范圍類有較高的測量精確度 ,有叫大的熱電動勢 ,溫度與熱電動勢的關(guān)系是單質(zhì)函數(shù) ,最好是呈先行關(guān)系 . (2) 性能穩(wěn)定 。要區(qū)在規(guī)定的緯度測量范圍類使用時熱電性能穩(wěn)定 ,均勻性和浮現(xiàn)性好 . (3) 物理化學(xué)性能好 。要求在規(guī)定的緯度測量范圍列使用時不產(chǎn)身真發(fā)現(xiàn)象 ,有良好的化學(xué)穩(wěn)定性 ,抗氧化和抗還原性能 . b、種類 我國生產(chǎn)的符號 IEC標準的熱電偶有六種： 鉑銠 30— 鉑銠 6 熱電偶 鉑銠 10— 鉑 熱電偶 鎳鉻 — 鎳硅 熱電偶 鎳鎳鉻 — 康銅 熱電偶 康銅 熱電偶 銅 — 康銅 熱電偶 我們經(jīng)過 充分考慮決定選用鎳鉻 — 鎳硅 熱電偶。 這種熱電偶分度號為“ K” 。它的正極是鎳鉻合金，負極為鎳硅。測溫范圍為 200— 1200℃。其特點是測溫范圍很寬，熱電動勢與溫度關(guān)系近似線性，熱電動勢大及價格設(shè)計題目：工業(yè)鍋爐微機 DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動化 26地低。缺點是熱電動勢的穩(wěn)定性較 B型或 S型熱電偶差，且負極有明顯的導(dǎo)磁性。 在用熱電偶進行測溫時，只有將冷端的溫度恒定，熱端電動勢才是熱端溫度的單值函數(shù)。由于熱電偶的分度表是以冷端溫度為零時作出的，因此，在使用時要正確地反映熱端溫度，必須使冷端溫度恒定為零。這樣我們就需要進行一些補償措施： 溫法。 補償導(dǎo)線法。 計算 修正法。 電橋補償法。 其中 ， 電橋補償法的連接電路如下所示：圖（ ） `R 4R 3R 2R 1II 2I 1R c mU+e 流量傳感器、壓力傳感器 我們在進行流量、壓力的信號測量時，所使用的流量傳感器、壓力傳感器都統(tǒng)一裝在了變送器上，即信號同時在變送器中測知，并且把它變成 4~20mA 的電信號。關(guān)于它們的具體介紹，我們將在下一節(jié)變送器中具體論述 。 變送器 變送器是將被測工藝參數(shù)，通過其傳感元件的檢測，轉(zhuǎn)換部件的放大和變換，輸出一個統(tǒng)一的相應(yīng)的氣壓或電流信號，再傳送到指示記錄儀、 運算器和調(diào)節(jié)器，供指示、記錄和調(diào)節(jié)。 構(gòu)成原理 變 送器由輸入轉(zhuǎn)換部分、放大器和反饋部分組成， 如圖： 圖 電橋補償法連接電路 設(shè)計題目：工業(yè)鍋爐微機 DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動化 27 輸 入 轉(zhuǎn) 換D放 大 器K反 饋 部 分β調(diào) 零 、 零 點遷 移xz+z 1εyz 0圖 6 . 5 變 送 器 的 構(gòu) 成 原 理 圖 輸入轉(zhuǎn)換部分包括敏感元件，它的作用是感測被測參數(shù) x ，并把被測參數(shù) 轉(zhuǎn)換成某一中間模擬量 z 。中間模擬量 z 可以是電壓、電流、位移和作用力等物理量。反饋部分把變送器的輸出信號 y 轉(zhuǎn)換成反饋信號 Z1， Z1 與 Z 是同一類型的物理量。放大器把 Z和 Z1 的差值放大，并轉(zhuǎn)換成標準輸出信號 。 變送器的分類 ： 按照被測參數(shù)分類 ，變送器主要有：差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器等。 ①溫度變送器 溫度變送器與各種熱電偶或熱電阻配合使用，將溫度信號轉(zhuǎn)換成為統(tǒng)一標準信號，作為指示、記錄儀表或調(diào)節(jié)器等的輸入信號，以實現(xiàn)對溫度參數(shù)的顯示、記錄或自動控制。 如 圖 溫度變送器構(gòu)成方框圖， 敏感元件把被測溫度 iT 或其他工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)大小的輸入信號 ix 送入變送器。經(jīng)輸入回路變換成成直流毫伏信號 iV 后，與反饋信號 fV 進行比較，其差值ε經(jīng)放大器放大并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標準信號，作為變送器的輸出信號。同時 0I 經(jīng)部分轉(zhuǎn)換成與 iV 進行比較的反饋電 壓 信號 fV ，反饋到放大器的輸入端。 敏 感 元 件 輸 入 回 路 放 大 器反 饋 回 路T i X i V i+V fεI 0溫 度 變 送 器圖 6 . 6 溫 度 變 送 器 構(gòu) 成 方 框 圖 設(shè)計題目：工業(yè)鍋爐微機 DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動化 28溫度變送器分兩大類，熱電偶溫度變送器：它是與各種熱電偶配合使用，可以將溫度信號變換成比例的 420 電流信號和 15 電壓信號 。與其它變送器相比它增加了熱電偶冷端補償電路和線性化電路。熱電阻溫度變送器：它也是與各種測溫?zé)犭娮枧浜鲜褂?，并將溫度信號變換成為電信號。熱電阻溫度變送器的分度一般為 PT100 量程 0—200 ，熱電偶溫度變送器的分度為： K 量程： 0— 1200 ②差壓變送器 差壓變送器可以用來把差壓、流量、液位等被測參數(shù)轉(zhuǎn)換成為統(tǒng)一標準信號，然后將此統(tǒng)一信號輸交感神經(jīng)給指示、記錄儀表戒調(diào)節(jié)器等，以實現(xiàn)上述參數(shù)的顯示、記錄或自動控制。 在這次設(shè)計中我們主要用到是 DDZ— III 型差壓變送器。它的工作原 理是：被測差壓信號 P P2 分別引入敏感元件的兩側(cè)，敏感元件將其轉(zhuǎn)換成作用與主杠桿下端的輸入力 F1 使主杠桿以軸封膜片為支點而偏轉(zhuǎn)，并以力 F 沿水平方向推動矢量機構(gòu)。矢量機構(gòu)將推力 F分解成 F2和 F3， F2使矢量機構(gòu)的推板向上偏轉(zhuǎn)，并通過連接簧片帶動副杠桿以支點 M逆時針偏轉(zhuǎn)，這使固定在副杠桿的差動變壓器的銜鐵靠近差動變壓器，兩者之間距離的變化量再通過低落頻位移檢測放大器轉(zhuǎn)換并放大為 420mA 直流電流又流過電磁反饋裝置的反饋動圈產(chǎn)生的力矩 M M2 達到平衡時，變送器便達到一個新的穩(wěn)定狀態(tài)。此時 。低頻位移檢測放大 器的輸出電流 I反映了所測大小。 ③ 壓力變送器 如果把差壓變送器的負室通大氣壓，正壓室通壓力，則差壓變送器就成了壓力變送器，但它有自己的優(yōu)點如：價格低；壓力在 ，而且準確度更高。 變送器的選擇 對變送器的選擇應(yīng)考慮如下幾方面：技術(shù)性能、量程、防腐材料。 ① 技術(shù)性能的選擇 變送器的使用量程應(yīng)選在最大量程的多少為宜，需做具體分析。習(xí)慣上，變送器的實際使用量程應(yīng)在儀表最大量程的 3/4 左右。即如果實際使用范圍為 0— 75KPa，則儀表的最大測量范圍應(yīng)選在 0— 100KPa 為好。這樣，如果設(shè)計計算錯誤或工藝參數(shù)發(fā)生改變而需要改變儀表的測量范圍 時，可以不必更換新表便可調(diào)整過來。但如前所述，變送器的實際使用范圍越小，它的性能越差，所以如果能預(yù)先確定儀表的量程，或如容器液位那樣，量程不大可能改變的情況下，儀表使用范圍應(yīng)盡可能選在接近它的最大量程，這樣才能充分發(fā)揮儀表的各項技術(shù)性能。 量程比是指變送器最大測量范圍和最小測量范圍之比，它是變送器的一個重要指標。一般經(jīng)驗知，量程比應(yīng)同一個合理的精度相對應(yīng)，當(dāng)變送器的精度降為基本精度的 倍時的量程比稱為可用量程比，否則便是不推薦的量 程比。 設(shè)計題目：工業(yè)鍋爐微機 DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動化 29 ② 防腐材料的選擇 選擇變送器接觸介質(zhì)部分的材料是一個很重要的問題，材質(zhì)選得合適，儀表可以經(jīng)久耐用，否則儀表用不了多長時間就要損壞，但防腐材料的選擇十分復(fù)雜，同一種介質(zhì)，不同的濃度，不同的溫度，對材料的腐蝕程度是不一樣的。同樣，同一種材料，其中的成分稍有不同，抗介質(zhì)的腐蝕程度也不一樣。待批材料還需注意重點，檢測部件的隔離膜片一般只有 厚，所以是耐腐蝕的薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)予重點考慮。 變送器的維護與檢修 變送器的維護和檢修是一件很重要的工作，它確保工藝生產(chǎn)的正 常運行，不出安全事故，延長儀表使用壽命的重要措施。變送器的維護工作包括以下幾個方面：（ 1）定期檢查維護；（ 2） 設(shè)備大檢查 ①定期檢查維護 定期檢查維護包括三個方面的內(nèi)容： ； 間隔進行的維修保養(yǎng)； 。每個儀表維修人員，根據(jù)其技術(shù)熟練程度和儀表的復(fù)雜程度，分管負責(zé)一定數(shù)量的儀表。對于責(zé)任區(qū)范圍內(nèi)的儀表，必須按一定的路線每天 至少巡回檢查一次。為了不遺漏每一塊儀表和檢查內(nèi)容，不少儀表維修車間在每一個巡檢點上都掛有牌子，上面記有這一地點儀表所要重點檢查的內(nèi)容。巡檢到了，并無異常情況時，就把牌子的指針撥動一個位置。 對于變送器來說，每天的巡檢內(nèi)容如下： 1） 、儀表指示情況。檢查儀表表示值有無異常，和往常有什么不同。有的部位的變送器示值，工藝上有一個規(guī)定范圍，看是否在此范圍之內(nèi)；有的變送器沒有現(xiàn)場指示表，則要去控制室看它的二次表示值。 2） 、 如用氣動變送器，則要檢查它的氣源壓力是否在 140KPa177。 14 KPa。不管是集中供風(fēng)，還是每臺 變送器單獨供風(fēng)，空氣過濾器上的排污閥要經(jīng)常排放，梅雨季節(jié)要每天排放。 3） 、 對于電動變送器，要查看它的電源電壓，由于現(xiàn)場變送器上沒有電壓指示表，所以要在電源裝置上看，有的維修工作不一都要每天去做，但過了一段時間進行一次。時間的長短，決定于變送器的質(zhì)量和所處的位置。作為計量用的變送氣，重要參數(shù)的變送器，時間間隔需要短一些，例如 1 個月、 3 個月。其它變送器，可以半年或更常時間維修一次。 定期維修的內(nèi)容如下： 一、 定期檢查零點 ,定期進行校驗 ,但由于變送氣裝有二次或三閥組 \五閥 組等 ,所以檢查零點是很方便的 ,而且不要 花費很多時間 ,因此檢查周期可以短一些 .但是用在控制系統(tǒng)中的變送器 ,不管檢零時間多短 ,仍然需要將自動改為手動 ,所以這種儀表的零周期可以長一些 ,至于定期校驗 ,由于需要拆除接頭 ,需要校驗設(shè)備 ,十分麻煩 ,如果沒有異常 ,校驗時間可以更長一些 ,特別是現(xiàn)在生產(chǎn)的智能變送氣 \微位移變送器 ,儀表