反应堆热工测量仪表.docVIP

温度测量 在反应堆的运行控制中，温度是一个非常普遍而且非常重要的热工参数。它遍布在反应堆各个系统的角角落落，为反应堆的控制起着一个基础但重要的作用。温度测量仪表根据其测量原理的不同，可以分为：利用固体、液体受热膨胀的性质的膨胀式温度计（又分为液体膨胀式和固体膨胀式温度计)，利用封闭在固定容积内的气体、液体或低沸点液体的饱和蒸汽受热膨胀或压力变化的性质的压力表式温度计(分为气体式、液体式和蒸汽式温度计)，利用导体或半导体受热时电阻式变化的性质的电阻温度计，利用物质的热电性质的热电高温计，以及利用物体热辐射的性质的辐射高温计（分为光学式、辐射式和比色式温度计）。不同种类的温度计不仅利用测量介质的性质不同而且测量范围也有所区别，比如辐射式温度计要求测量物体温度较高。 在反应堆中常用的温度计只有两种，分别是热电偶式温度计和热电阻式温度。 第一节 热电偶的工作原理及应用 当两种不同性质的导体相接触构成一个闭合回路，由于两接触点温度不同，在回路中就会有热电动势存在，这种现象称为热电效应，这两种导体就被称为热电偶。在实际测量中，两金属往往只有一端接触，相接触的这一端称为测温接点或者热接点，而不接触的另一端称为冷接点。热电偶回路热电势只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。 图1.1 热电偶 由于热电偶测量是以冷接点的温度作为基准的，因此冷接点温度的变化会给热电偶温度的测量带来误差。为了消除上述误差，在实际应用中常采取补偿的方法，如冷接点温度校正法、冷接点恒温法、补偿导线法和补偿电桥法。 冷接点温度校正法 如果冷接点温度不是零度，而是一个不变或者变化很小的数值可以采用冷接点温度校正法。热电偶刻度数值表是在冷接点温度为0℃的时候刻度的，而当工作温度为某值时，测得的电动势会和冷接点温度为0℃时有所差别。这时我们可以利用热电偶的中间温度法则进行校正。即当热电偶热接点温度为t，冷接点温度为，某一中间温度为，则有： ，这时我们可以先测得工作温度的值， 然后由热电偶刻度数值表查出的值，然后测得在工作温度为时的热电动势的值，把而这两项相加再查表就可得到热接点的温度，其中就被称为冷接点温度校正值。 冷接点恒温法 冷接点恒温法是利用冷接点温度保持恒定或者波动不大来进行温度补偿的。冷接点保持恒温的常用方法有：冷接点放在盛油容器里，利用油的热惰性来维持近似恒温或者放在冰水混合物中来取得冷接点的0℃，或者放在电加热恒温器内。这种方法多利用在实验室里，而在生产现场使用很少。 图1.2 冷端放在冰水混合物中的热电偶温度测量 补偿导线法 测量仪表往往会将导线引至温度恒定或变化不大的地方，这样我们可以想到将热电偶的冷接点通过导线延长到温度较为恒定的地方，再进行校正。考虑到成本，我们要找到价格比较低廉的金属作为补偿导线，同时又要保证在测量范围（0℃--100℃）内，补偿导线组成的热电偶的热电性质要与主热电偶完全相同，如采用铜—康铜丝作为镍铬—镍硅合金的补偿导线。补偿导线使用时需注意：各种补偿导线只能与相应型号的热电偶匹配使用；补偿导线与热电偶连接点的温度，不得超过规定的使用温度范围； 补偿电桥法 补偿电桥由普通电阻R1,R2,R3和热敏电阻Rt组成。在正常工作温度下，如20℃时，电桥处于平衡状态，电桥顶点a,b两点电势相等。当周围温度变化时，电桥顶点a,b将出现电位差ΔE1，此电势差是由冷接点温度变化所引起的。同时又由于热敏电阻的电阻值Rt的变化，使得电桥不再平衡a,b将出现电位差ΔE2。电位差ΔE1和ΔE2大小相等方向相反而相互抵消，所以加上补偿电桥后就能补偿热电偶冷接点温度变化的影响。 图1.2 补偿电桥电路 在四种补偿方法中，补偿导线和补偿电桥法是工业中使用最广的，而且在应用中往往是一起使用的。 第二节 测温电阻 热电阻是利用导体或半导体的电阻值随温度的变化而改变的原理来测温的。热电阻温度计具有测量精度高，电阻变化与温度线性关系好的特点。反应堆中常用的热电阻有铂电阻、铜电阻等。 一般金属的电阻值会随着温度升高而增大，在某个温度范围内，阻值Rt与温度之间的关系是： ，其中Rr是在温度tr下的电阻值，即ΔR=ɑΔt。 热电阻的测温电路有两线制、三线制及四线制三种形式，如图1.3所示。 图1.3 热电阻温度计的三种接法 压力测量 在反应堆中，压力参数关系到反应堆的运行控制与安全，同时流量‘液位等参数的测量有时也转化为压力测量，因此压力也是反应堆仪表测量的一个重要参数。压力分为