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【沃天分享】温度变送器及其应用

返回列表 来源: 发布日期: 2019.06.08

温度变送器是过程控制仪表中很重要的组成部分,不仅直接用于温度测量和控制,而且在一些相关参数的测量和控制系统中,也经常作为校正参数,实现精确测量及控制。

一般所称的温度变送器并不包含温度传感器(一次仪表),它的功能仅仅是将温度传感器送来的微小电信号(电压、电流、电阻)放大,并转换成标准电信号(0~10mA,4~20mA或0~10V,1~5V等)输出。经放大并标准化后的信号有利于远距离传输及后续仪表作的数据处理。目前国内流行一种叫做一体化温度变送器(也称整体式温度变送器),这类变送器则包含一次仪表(如工业热电偶,工业铂电阻),在结构上,是将电子线路和一次仪表合装在一起,为现场安装,使用提供了更方便的条件。输出信号一般均为两线制4~20mA电流信号。温度变送器的输入信号从本质上说,是微弱的电压、电流、电阻的变化,因此,它实际上可以与输出是电压、电流或电阻变化的传感器配合,组成能测量各种非电量参数的变送器,如压力、差压、位移、角度等。由于温度变送器是电量输入,而且输入信号小,(电压信号一般为毫伏级,电流信号为微安级电阻信号为欧姆级),转换精度高,输入、输出信号传输距离都可能很远,输入、输出信号一般要求进行非线性校正,因此,与其他变送器相比它有较为严格的要求。

温度变送的通用技术要求

温度变送器的品种、门类较多,但最基本的技术要求是保证其正常工作的前提。

1.与精确度有关的技术指标与精确度有关的技术指标一般应包括基本误差限(即允许最大的基本误差),端基一致性误差,回差,重复性误差四项。

基本误差限

仪表在规定的参比工作条件下确定的最大测量误差。

端基一致性误差

给定曲线与实际特性曲线(上行程和下行程读数的平均值)在上、下限值上重合时,实际特性曲线与给定曲线的最大偏差。

回差

同一输入信号值所对应的上行程平均误差和下行程平均误差之间的差值。

重复性

在同一工作条件下全行程移动时,在同一行程方向连续多次施加同一输入信号所对应的输出信号的一致程度。

2.与影响量有关的技术要求

仪表精确度的各项指标均是在一种接近理想的工作条件下测得的,而实际工作条件却是偏离理想工况的,因此对工作条件变化的适应性,是衡量仪表性能的一个十分重要的指标。所谓影响量,就是指工作条件发生变化的各类因素。这些变化因素对温度变送器输出值的影响程度。一台较好的变送器对这些因素带来的影响应该有很强的抵抗能力,才能获得较好的使用效果。

动力条件的变化影响

动力条件是指温度变送器的供电电源。通常有220VAC和24V.DC两类。

电源电压及频率波动的影响

对220V.AC供电的温度变送器,电压及频率在厂家规定的范围内波动时,一般输出量的变化不应该超过仪表的基本误差限。对24V.DC工作的仪表也有同样的规定。

电源反向保护

对直流供电的仪表,必须具有电源反向保护功能,即使在电源极性接反的时候,也不致使仪表遭到损坏,且在电源恢复正常后,仪表性能仍然不变。

输出负载变化的影响

仪表输出负载应能在厂家规定的范围内变化,对输出的影响不应超过仪表基本误差限的一半,或按厂家的规定。

干扰的影响

仪表工作现场存在各类干扰,对这些干扰应具备有一定的抵抗能力,这些干扰主要有共模干扰、串模干扰、射频干扰、静电干扰、外磁场干扰。抗干扰的指标,试验方法、有关标准及生产厂家都有详细的规定,用户很难对这些指标进行测试,但用户可根据自己使用现场的具体情况,在订货时,向厂家强调必须保证的某项要求。

接地影响

温度变送器在使用时,无论是输入信号还是输出信号都有可能与大地相通或同时有接大地的要求。因此,首先应当允许输入或输出,或输入、输出同时接地。有时这种情况会给变送器输出信号带来影响,品质好的温度变送器,这种影响会被控制在量程的0.1%~0.2%范围内。必须注意的是:对输入与输出不隔离的产品,输入、输出则不可同时接地使用。

环境温度影响

环境温度变化对仪表输出的影响,也叫做温度漂移(温漂),这是温度变送器一项很重要的指标。通常是在厂家规定的使用温度范围内,环境温度每变化10℃时,输出变化占量程的百分比来规定,一般不超过该表基本误差的二分之一,有时则视生产厂家的使用说明而定。

源阻抗的影

源阻抗是指信号源的内阻。对热电偶或毫伏信号输入的变送器,主要表现为热电偶延长线的电阻影响,由于传输距离远,延长线电阻率高,则延长线的电阻较大,这会给变送器输出带来影响。其具体规定视厂家说明而定。用户在使用时,注意热电偶延长线的阻值不超过厂家规定即可。对热电阻输入的变送器,线路电阻的变化会带来较大的测量误差,一般厂家都会规定线路电阻的大小,甚至配有调整的电阻。一台品质好的热电阻温度变送器,应该是只要热电阻采用三线或四线制,且每条引线电阻相等而又不超过厂家规定的最大电阻值即可。值得用户注意的是必须按厂家的要求严格采用三线或四线制接线方式,且不宜采用从一次元件端子只引出两根线的两线制接线方式

稳定性要求

始动漂移

始动漂移是指变送器在通电后较短的一段时间内所产生的输出变化。具体的试验方法是:试验前,变送器在试验环境条件下放置24小时,不接通电源。变送器接通电源并施加量程的10%输入信号,且各在5分钟,1小时、4小时后记下输出信号值,然后断开输入信号及电源,在试验环境·61·1997年第2期 工业仪表与自动化装置条件下放置24小时后,再送入量程的90%输入信号重复上述试验。将5分钟、1小时后测得的输出值与4小时后测得的输出值比较,最大差值即为始动漂移值。

长期漂移

变送器在参比大气条件下放置24小时,然后送入量程90%恒定输入信号运行30天。测试变送器的下限值和量程。试验期间每天观察和记录输出值,试验结束后紧接着测试变送器的下限值和量程。下限值和量程在试验前后的变化即为长期漂移。

对变送器机械性能的要求

对变送器机械性能的要求主要指变送器抗运输颠震的性能,抗冲击振动的性能。

他性能要求

输出交流分量

变送器输出交流分量的有效值应不大于1. 0%。

绝缘电阻及绝缘强度

变送器各端子对外壳的绝缘电阻应不低于50MΩ,并能承受最少500V、50Hz的绝缘强度试验。

对输入、输出隔离的仪表,输入、输出端子之间的绝缘电阻也不应低于50MΩ,且应能承受同样的绝缘强度的试验。

输入端开路和短路影响

仪表使用过程可能会出现输入端开路或短路现象 ,一台功能完善的变送器 ,不仅应有输入端开路或短路的报警功能 ,而且在输入恢复正常后 ,仪表的精度应不受影响。以上仅例举温度变送器通用技术要求中最主要的部分 ,未包含对动态特性的要求 ,详细的要求请参看有关的技术标准及生产厂家的有关文件。

参考文献

[1]选自工业仪表与自动化装置,1997年第2期,第四讲 温度变送器及其应用.杨兴易,西安仪表厂

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