Устройства для измерения температуры
Для измерения температуры природного газа в поверхностных условиях в системе добычи, подготовки и транспорта применяют жидкостные стеклянные термометры.
Действие данных устройств основано на принципе теплового расширения.
Жидкостные термометры подразделяются на два типа:
- спиртовые, применяемые в основном для замера низких температур (до минус 100 0С);
- ртутные, применяемые для измерения температур в диапазоне от минус 38 0С (температура затвердевания ртути) до 5000С.
Ртутные термометры бывают нескольких разновидностей: палочные, с вложенной шкалой, угловые и контактные.
Палочный термометр представляет собой толстостенную капиллярную трубку, на внешней стороне которой нанесены деления шкалы. Пространство над ртутью в капилляре заполняется инертным газом. В термометрах с вложенной шкалой (молочного цвета) капилляр помещается в стеклянную трубку, припаянную к резервуару. В контактных термометрах один из контактов впаян в нижней части капилляра, а второй на определенной отметке шкалы. Нижний контакт всегда соприкасается с ртутью, а верхний – только при достижении определенной температуры.
Общий вид стеклянных манометров представлен на рисунке 6.
Рисунок.6. Термометры стеклянные:
а – палочный; б – с вложенной шкалой; в и г – угловые; д – контактный; 1 – капилляр;
2 – резервуар; 3 – шкала, нанесенная на внешней поверхности капилляра; 4 – шкала, нанесенная на вложенную стеклянную пластину молочного цвета; 5 – защитная оболочка; 6 – оболочка; 7 – корковая пробка;
8 – выводы контактов
Термометры, приведенные на рисунках 6.(а, б, в) относятся к группе максимальных показывающих приборов.
Точность замера температуры стеклянными термометрами зависит от глубины погружения их в измеряемую среду. Показания термометра считаются достоверными в случае, если глубина его погружения равна высоте столбика ртути (это соответствует условиям градуировки термометра). В случае, когда столбик ртути находится вне измеряемой среды, вводится температурная поправка на влияние температуры окружающей среды. Температурная поправка вычисляется по формуле следующего вида:
(2)
где ∆t – поправка на температуру, 0С;
α – коэффициент линейного расширения столбика ртути в капилляре (примерно 0,00016);
hв– высота выступающей части столбика ртути,0С;
tии tс– измеряемая и окружающей среды температуры, соответственно,0С.
Манометрические термометры предназначены для регистрации изменения температуры во времени. Термометр представляет собой термобаллон, соединенный металлическим капилляром с упругим чувствительным элементом. Термобаллон выполнен в виде металлического толстостенного сосуда, объём которого практически не изменяется с увеличением давления внутри него. По заполнению внутреннего объёма термобаллона, термоманометры подразделяются на жидкостные, конденсационные и газовые термометры.
Для измерения температуры используются в промысловой практике также и термометры сопротивления, в основе которых используется отрезок металлической проволоки или ленты (медной или платиновой), которая навита на каркас из изоляционного материала, помещенного в защитный корпус. Измерение электрического сопротивления в конструкции данного термометра осуществляется с помощью вторичных приборов, в качестве которых используются мосты и логометры. Принципиальная схема электрической части термометра сопротивления приведена на рисунке 7.
Рисунок 7 Принципиальная схема термометра сопротивления:
R1,R2,R3,R4- сопротивления образующие мостик;
И – индикатор
Как видно из рисунка 7, R1,R2,R3,R4образуют электрический мостик из четырех плеч. В одну из диагоналей электрического моста (точки А и В) подключен источник питания, а во вторую (точки Б и Г) подключен нулевой индикатор И. С целью определения измеряемой температуры, в одно из плеч подключается элемент термосопротивления. Сопротивление соответствующее измеренной температуре определяется подбором сопротивления, при котором наступает равновесие электрического мостика.
Термометры сопротивления в зависимости от диапазона измеряемых температур выпускаются:
- платиновые, диапазон измеряемых температур от минус 200 0С до 6000С;
- медные, диапазон измеряемых температур от минус 50 0С до1800С.