книги из ГПНТБ / Адабашьян А.К. Монтаж систем контроля и автоматики учебник для техникумов

Пирометры излучения разделяются на два типа: оптические (частичного излучения) и радиационные (полного излучения).

При измерении температуры с помощью оптического пиро­ метра сравнивают яркость раскаленного тела, температуру ко­

фикации предназначены для периодических измерений темпе­

Рис. 37. Оптическая и электрическая схемы установки пирометра

бу, внутри которой помещены линза объектива 2, фотометриче­ ская лампа накаливания 4 с металлической дугообразной нитью, окулярная линза 5, красный светофильтр 6 и диафраг­ ма 7.

Фотометрическая лампа питается постоянным током от акку­ мулятора 10 через регулировочный реостат 11, включенный по­ следовательно в цепь лампы. Реостат выполнен в виде кольце­ вой спирали, по наружной окружности которой перемещается металлическая щетка, закрепленная на рифленом кольце. Вра­ щая кольцо от руки и вводя или выводя реостат 11, регули­ руют силу тока, проходящего через нить лампы, и добиваются одинаковой яркости свечения нити лампы и измеряемой среды.

Милливольтметр 8 измеряет падение напряжения на нити лампы, которое зависит от степени ее нагрева и, следователь­ но, от температуры. Шкала милливольтметра градуирована не­ посредственно в градусах.

При установке оптического пирометра, чтобы нить лампы

238

при измерении температуры выше 1400й С не перекаливалась, между лампой и объективом ставят поглощающий светофильтр 3 (особо приготовленное цветное стекло), ослабляющий яркость свечения измеряемой среды. При замере температуры ниже 1400° С поглощающий светофильтр отводится в сторону.

Оптическая система телескопа позволяет измерять темпера­ туру на расстоянии от 0,5 до 5 м. Перемещение и установка ту­ буса на 28 мм обеспечивает получение четкого изображения предмета, находящегося на расстоянии от объектива от 0,7 м до оптической бесконечности. Проверку и опробование прибора производят следующим образом. При введенном реостате доби­ ваются четкого изображения нити лампы путем передвижения тубуса окуляра в ту или другую сторону. Направляют теле­ скоп на нагретое тело, температуру которого нужно измерить, и добиваются четкой его видимости путем перемещения тубуса объектива. Вводят красный светофильтр, а при высокой темпе­ ратуре— и защитный нейтральный. Включают питание от акку­ мулятора и, вращая кольцо реостата, постепенно выводят по­ следний. При этом нить лампы накаливания становится более или менее яркой. Накал регулируют реостатом до тех пор, по­ ка средняя часть нити не исчезнет па освещенном фоне. В этот момент отсчитывают измеренную температуру по шкале изме­ рительного прибора, после чего вводят реостат, выключая тем самым лампу накаливания.

Градуировка каждого пирометра ОППИР-017 соответствует определенной лампе. При замене лампы прибор следует пере­ градуировать.

§74. Установка радиационных

ифотоэлектрических пирометров

Радиационные пирометры

Радиационный пирометр позволяет измерять средние и вы­ сокие температуры бесконтактным способом, быстро, достаточ­ но точно и относительно простым способом.

Комплект радиационного пирометра состоит из телескопа, преобразующего энергию теплового излучения объекта в тер­ моэлектродвижущую силу (т. э. д. с.), и вторичного показываю­ щего, регистрирующего или регулирующего автоматического электронного потенциометра. Последний измеряет т. э. д. с. и градуирован в единицах температуры в соответствии с прису­ щей данному типу телескопа зависимостью его т. э. д. с. от тем­ пературы объекта.

Телескоп радиационного пирометра обычно состоит из тер­ мобатареи, преобразующей падающий на ее термоприемник по­ ток луча в т. э. д. с., линзы, зеркала или системы зеркал, кон­ центрирующих излучение объекта на термоприемник батареи.

239

На рис. 38 показана установка телескопа радиационного пи­ рометра с использованием установочной и защитной арматуры.

Во всех случаях при установке радиационных пирометров типа ПРК необходимо выполнять следующие основные правила. Телескоп следует устанавливать непосредственно на специаль­ ном открытом или закрытом фланце. Открытый фланец при­ меняют в тех случаях, когда не требуется герметичности поло­ сти, образуемой прочей установочной арматурой. Пирометр кре-

Рис. 38. Установка радиационного пирометра

пят к этому фланцу при помощи хомутика. Закрытый фланец обеспечивает плотность полости арматуры при давлениях до

визирной трубой (рис. 38, а) применяют шаровой опорный фла­ нец 4. Как правило, визирную трубу закладывают в стенку пе­ чи в горизонтальном положении. Всю остальную арматуру и телескоп последовательно крепят к шаровому опорному флан­ цу, устанавливаемому непосредственно на визирной трубе. До­ полнительно крепить арматуру к печи не рекомендуется, так как вследствие неодинакового теплового расширения трубы и клад­ ки это может привести к поломке трубы.

До установки пирометра и арматуры на визирной трубе, вму­ рованной в стенку печи, трубу необходимо прокалить в течение

240

нескольких часов при рабочих температурах печи для предот­ вращения загрязнения линзы телескопа.

Чтобы установить телескоп в правильное положение отно­ сительно визирной трубы, следует ослабить крепящие болты и, слегка поворачивая телескоп па шаровой опоре, найти такое положение, при котором показание вторичного прибора будет наибольшим в рабочих условиях. Визирную трубу устанавлива­ ют в кладке печи на такую глубину, чтобы ее закрытый конец выступал из кладки внутрь печи па 40—50 мм. Если труба может быть повреждена при загрузке или выгрузке печи, реко­ мендуется устанавливать закрытый конец трубы в амбразуре глубиной 50—60 мм.

На агрегатах, подверженных сильной вибрации или толчкам, рекомендуется трубу и прочую арматуру устанавливать раздель­ но. При этом арматуру с пирометром крепят самостоятельно на кронштейне или стойке, не связанных непосредственно с агре­ гатом.

При установке визирной трубы на своде применяют опорный фланец 4 (рис. 38, б). На свод устанавливают стальную плату с отверстием для трубы. К плате приваривают три вертикальные стойки диаметром 20 мм, предварительно закрепленные во флан­ це 8. Длину стоек выбирают в зависимости от толщины свода печи.

При установке пирометра на визирной трубе рекомендуется присоединить непосредственно к шаровому опорному фланцу 4 водоохлаждаемый фланец 5.

Для предотвращения запотевания линзы пирометра рекомен­ дуется между водоохлаждаемым фланцем и закрытым фланцем пирометра установить промежуточную соединительную часть. Для этого применяют воздушный фланец с соплом или отсекатель (с автоматической отсечкой).

Приведенными рекомендациями следует руководствоваться при использовании как металлических визирных труб с закры­ тым дном, так и открытых визирных труб (керамических или ме­ таллических) .

При внутреннем диаметре арматуры 50 мм расстояние между

должно отстоять от линзы пирометра не более чем на 1100 мм. При установке пирометра необходимо убедиться в том, что на пути лучей от визируемой поверхности к линзе пирометра нет ни­ каких препятствий. Диаметр сечения конуса визирования в лю­ бой плоскости, перпендикулярной оси визирования, определяет­

ся по графику, приведенному в инструкции.

Во всех случаях установки пирометра следует избегать нагре­ ва его корпуса от излучения через отверстия в кладке печи, от жидкого металла или от объекта измерения. При открытом ви­ зировании на отверстие в печи или при раздельной установке

241

Пирометра и визирной трубы (см. рис. 37) рекомендуется при­ менять специальный разделительный пакет. В других случаях рекомендуется ограждать пирометр от прямого излучения щит­ ками и козырьками из листового металла.

Для уменьшения нагрева корпуса телескопа и линзы от ви­ зирной трубы устанавливают водоохлаждаемый фланец. Для за­ щиты линзы пирометра от запылений, а также для удаления дыма, пыли и копоти из пространства перед линзой рекомен­ дуется применять обдув сжатым воздухом при помощи воздуш­ ных фланцев. При помощи этих фланцев во внутреннюю полость арматуры можно подавать сжатый воздух низкого давления (100—200 мм вод. ст.) или инертный газ для создания противо­ давления, препятствующего проникновению дыма через поры или трещины в визирной трубе. Воздух или газ подается во фланец через редуктор. Воздух должен быть тщательно очищен от пыли, масла и влаги соответствующими фильтрами.

Вентилируемый фланец применяется при закрытой визирной трубе, если опасность проникновения дыма внутрь арматуры че­ рез поры или трещины в визирной трубе незначительна. К верх­ нему штуцеру фланца присоединяют отводную трубу, проклады­ ваемую по горячей стене печи для улучшения тяги. Для очистки воздуха в нижний штуцер патрубка с сетчатой крышкой закла­ дывают стеклянную или шлаковую вату.

В водоохлаждаемых фланцах отводная труба должна иметь колено, расположенное несколько выше фланца, и свободный, видимый слив воды в воронку дренажной трубы. Это обеспечи­ вает наличие воды внутри фланца при случайном отключении питания водой, благодаря чему телескоп в течение некоторого времени предохраняется от чрезмерного перегрева.

Вода подводится к водоохлаждаемому фланцу через вентиль, позволяющий регулировать ее расход. Чрезмерно охлаждать па­ трубок не рекомендуется, так как это может привести к конден­ сации влаги внутри арматуры и запотеванию линзы телескопа. Расход воды, однако, должен быть достаточным, чтобы вода в патрубке не закипала.

Так как в большинстве случаев пирометр устанавливают в не­ посредственной близости от агрегата в зоне высоких температур, выводные провода от пирометра и сигнального контакта отсекателя имеют теплостойкую изоляцию. Дальнейшую проводку до вторичного прибора выполняют в трубах обычным способом.

Теплостойкий выводной двухпроводный кабель в металлорукаве соединяет пирометр или отсекатель с переходной клеммной коробкой.

Окуляр применяют в тех случаях, когда необходимо точное визирование пирометра на объект или когда положение объекта может время от времени изменяться.

Пирометр наводят на объект через глазок в крышке телеско­ па. Изображение объекта визирования должно полностью пере­

242

крывать поле, видимое через глазок. При окончательной провер­ ке правильности визирования телескоп слегка поворачивают в двух перпендикулярных направлениях; при этом т. э. д. с. не дол­ жна значительно изменяться.

При применении визирных труб с закрытым концом положе­ ние телескопа должно обеспечивать максимальные показания вторичного прибора.

Фотоэлектрические пирометры

Измерение температуры фотоэлектрическими пирометрами основано на свойстве фотоэлемента изменять возникающий в нем фототок .пропорционально световому потоку, падающему на него от излучателя. Возникающий в фотоэлементе незначительный фототок, характеризующий температуру излучателя, увеличи­ вается с помощью электронных усилительных устройств.

По сравнению с оптическими пирометрами фотоэлектриче­ ские обладают существенным преимуществом: позволяют опре­ делять температуру объективным и безынерционным методом.

Фотоэлектрические пирометры выпускаются отечественной промышленностью для измерения температур в пределах 500— 4000° С.

Пирометр ФЭП-4 представляет собой автоматический пока­ зывающий и записывающий пирометр частичного излучения. Он предназначен для непрерывного бесконтактного измерения и за­ писи яркостной температуры неподвижных или движущихся тел, нагретых до видимого свечения (температуры металла при вы­ сокочастотном нагреве и температуры прокатываемого ме­ талла) .

Пирометры ФЭП-4 выпускаются на различные пределы изме­ рения: 500—900° С; 600—1000° С и т. д. до 1850—4000° С. Основ­ ная погрешность показаний пирометра не превышает ±1% для приборов с верхним пределом измерения до 2000° С и ±1,5% для приборов с верхним пределом измерения выше 2000° С.

Пирометры ФЭП-4 с нижним пределом измерения 800° С и выше имеют эффективную длину волны 0,65 мк\ показания их совпадают с показаниями оптического пирометра с исчезающей нитью независимо от степени черноты визируемого тела.

Пирометры ФЭП-4 выпускаются с показателем визирования от 1/22 до 1/50 в зависимости от пределов измерения прибора и наименьшего размера визируемой поверхности.

Вторичным прибором пирометра служит быстродействующий показывающий и записывающий электронный потенциометр БП-5164 с прямолинейной шкалой и ленточной диаграммой. С одним пирометром могут быть использованы два потенциомет­

243

ю

Рис. 39. Схема установки пирометра ФЭП-4 и прокладки внешних соединительных линий

Первичным прибором (датчиком) в пирометре служит визир­ ная головка, в которой расположен фотоэлемент. Визирная го­ ловка устанавливается таким образом, что световой поток от из­ лучателя, температура которого измеряется, направляется через линзу объектива на фотоэлемент.

Визирную головку пирометра можно укрепить либо на штан­ ге, перпендикулярной направлению визирования, либо на пло­ щадке, параллельной направлению визирования. Для удобства эксплуатации пирометра штанга или площадка, на которой кре­ пится кронштейн головки, выполняются поворотными. Место для установки головки должно быть выбрано с таким расчетом, чтобы в объектив не могли попадать прямые или зеркально отражен­ ные лучи солнца, а также излучение другого яркого источника. На пути лучей между визируемой поверхностью и объектом пи­ рометра не должно быть каких-либо предметов или светопогло­ щающих сред (дыма, пыли, водяного пара и тумана).

При заданном расстоянии (мм) от визируемого объекта до линзы объектива пирометра минимальный размер проекции ви­ зируемой поверхности на плоскость, перпендикулярную линии визирования, определяется по формуле

где dmin — минимальный размер проекции визируемой поверхно­ сти, мм-,

F — фокусное расстояние линзы, мм\ L — заданное расстояние, мм.

Значения öfmin не должны выходить за пределы, указанные в заводских монтажно-эксплуатационных инструкциях.

Рекомендуется устанавливать визирную головку на расстоя­ нии 1—3 м от визируемой поверхности.

Если визирная головка нагревается выше 30° С, следует вклю­ чить водяное охлаждение. Входной водяной шланг соединяют с водопроводной сетью. Вода из выходного шланга должна свобод­ но сливаться. Температура охлаждающей воды на выходе голов­ ки должна быть не выше 30° С. Систему водоохлаждения визир­ ной головки во избежание засорения следует подключать только к сети питьевого водопровода.

Схема установки и прокладки внешних электрических соеди­ нений приведена на рис. 39. Визирная головка соединяется через коробку СК с силовым блоком семижильным кабелем, постав­ ляемым в комплекте с пирометром, и семижильным кабелем, про­ ложенным в газовой трубе. Длина дополнительного кабеля не должна превышать 50 м.

Силовой блок и потенциометр устанавливают в местах, удоб­ ных для наблюдения. Потенциометр соединяют с силовым бло­ ком, экранированным двухжильным кабелем. Вместо двухжиль­ ного кабеля, полученного с прибором, для соединения потенцио­

245

метра с силовым блоком может быть использован другой кабель длиной до 200 м.

Стабилизатор напряжения устанавливают в непосредственной близости от силового блока, на расстоянии не менее 5 см от стальных частей. Разделительный трансформатор должен быть установлен на расстоянии не менее 0,5 м от потенциометра. Пи­ рометр можно устанавливать на расстоянии 1 м и более от излу­ чателя. Минимальный диаметр излучателя должен быть всегда несколько больше V20 этого расстояния. Пирометры этого типа, но со специальными объективами, могут быть использованы для измерения температуры и меньших по размеру объектов, чем пи­ рометры со стандартным показателем визирования.

При установке фотоэлектрических пирометров нербходимо соблюдать следующие правила: расстояние от объектива пиро­ метра до излучателя должно быть равно 1± 0,1 м (если в ин­ струкции завода-изготовителя не указана другая величина); по­ казатель визирования должен строго соответствовать величине, указанной в паспорте завода-изготовителя; при установке пиро­ метра необходимо соблюдать меры для обеспечения рабочей тем­ пературы корпуса прибора в пределах 18—22° С; место установки следует выбирать так, чтобы среда, через которую будет проис­ ходить визирование на излучатель, не содержала большого ко­ личества взвешенных частиц или газов с низкой теплопроводно­ стью (например, ССЬ); кронштейны или другие устройства для установки пирометра должны обеспечивать его прочное и жест­ кое крепление, а также легкость его установки и снятия.

Г л а в а VIII

МОНТАЖ ПРИБОРОВ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

ИРАЗРЕЖЕНИЯ

§75. Установка манометров, мановакуумметров

ивакуумметров

Манометры служат для измерения избыточного давления в водопроводных линиях, в паропроводах, в паровых котлах, в ком­ прессорных установках, на линиях сжатого воздуха и в масло­ проводах. Вакуумметры используются для измерения разреже­ ния (вакуума) до 760 мм рт. ст. в конденсаторах, вакуум-насос- ных установках, вакуум-аппаратах. Мановакуумметры предна­ значены для измерения избыточных давлений от 0,5 до 50 кгс/см2 и вакуума до 760 мм рт. ст. Они устанавливаются в местах, где давление может быть выше или ниже атмосферного.

246

Установка жидкостных манометров

Жидкостные манометры отличаются простым устройством, дешевизной, точностью и постоянством показаний. К недостаткам их относятся громоздкость, плохо видимая шкала, хрупкость и малые пределы измерений (800—1000 мм рт. ст.). При измере­ нии давлений меньше 100 мм рт. ст. применять жидкостные ма­ нометры не рекомендуется. Жидкостные манометры использу­ ются главным образом как контрольные лабораторные приборы при исследовательских работах, а также для проверки стацио­ нарных приборов, рассчитанных на малые давления.

При установке жидкостных манометров трубка и шкала при­ бора должны помещаться строго вертикально. Прибор устанав­ ливается на уровне глаз наблюдателя. Необходимо обеспечить свободный доступ к манометру и хорошую освещенность шкалы. Заполняющая жидкость должна быть незагрязненной и свобод­ ной от воздушных пузырьков.

Установка пружинных манометров, мановакуумметров и вакуумметров

Пружинные манометры чаще всего применяются для техниче­ ских измерений давления. Пружинные манометры имеют следу­ ющие преимущества перед жидкостными: ясно видимая шкала, возможность передачи показаний на расстояние, автоматическая запись показаний, измерение больших давлений.

Приборы устанавливают в таком месте, чтобы их шкалы были хорошо видны с рабочего места и чтобы к приборам был сво­ бодный доступ обслуживающего персонала.

Приборы должны быть защищены от действия высокой тем­ пературы. При измерении давления жидкостей и паров, имею­ щих высокую температуру, перед манометром устанавливают предохранительную кольцевую трубку, чтобы не допустить про­ никновения в измерительную часть манометра горячего пара или жидкости. В кольце трубки пар превращается в жидкость, кото­ рая затем остывает до допустимой температуры. Между кольце­ вой трубкой и манометром устанавливается трехходовой кран, служащий для включения рабочего манометра, для продувки со­ единительных трубок и для присоединения контрольного мано­ метра при проверке рабочего манометра. Перед включением ма­ нометра трехходовой кран закрыт и находится в этом положении до тех пор, пока кольцевая трубка не будет заполнена достаточ­ но остывшей жидкостью. После этого кран постепенно открыва­ ют и включают манометр. В таком же порядке включается кон­ трольный манометр, устанавливаемый на трехходовом кране, а также при продувках соединительных трубок.

Манометры должны устанавливаться в вертикальном положе­ нии. Во избежание перекоса и повреждения механизма при уста­

247