您好,重庆自动化仪表三厂官方网站欢迎您!

官方微信|加入收藏|联系我们|

公司微信

重庆自动化仪表三厂

全国咨询服务热线:

021-5672511502156413113

新闻资讯

联系我们

热电偶和RTD元件进行温度测量时需与外部环境隔离从而改善过程性能

来源:作者:网上正规真人实体平台发表时间:2018-09-04

    温度测量是许多应用的关键,但标准电阻温度设备(RTD)和热电偶传感器都具有固有地导致不准确的特性。温度传感器的物理和电气隔离是一个潜在的主要误差源。随着时间的推移,隔离值受到一系列问题的影响,包括热,辐射,污染,振动,物理或化学影响以及电磁频率。正在开发新技术,立即警告工厂操作员可能进行无效测量,提高过程效率和盈利能力,减少产品浪费,并完全控制测量链。一个例子是重庆自动化仪表三厂开发的嵌入式诊断功能,传感器隔离基础知识热电偶和RTD传感器嵌入传感器护套中,通常作为工业温度组件的组成部分。图1显示了这种工业温度组件的标准组件。


    热电偶和RTD元件非常灵敏,必须与导致测量误差的多种外部过程环境影响隔离开来。例子包括振动,污染,腐蚀,传感器护套受损,辐射,电磁干扰,甚至湿度。通过构造绝缘测量护套(也称为传感器护套)来实现必要的传感器隔离。这些最常由316L不锈钢金属管制成,其内部连接引线,该引线端接到护套一端的传感器元件。氧化镁(MgO)或氧化铝(Al 2O 3)粉末作为RTD或热电偶传感器和引线的绝缘体填充到护套中。护套端盖焊接封闭,并且在护套的相对端使用气密密封,其中以终止于发射器或陶瓷接线引线暴露盒。这有效地将传感器元件与外界隔离。图2显示了典型的测量护套设计。


    如何发生隔离错误热电偶传感器和RTD中的隔离错误可能以不同的方式发生。热电偶传感器的电磁场对低隔离值不是特别敏感,但低隔离值会在低隔离度的近似位置产生新的测量点。如果这发生在热电偶的真实测量(热结)位置附近,则误差可以忽略不计。但如果低隔离点位于传感器护套的其他位置,则可能会导致严重错误。图3显示了热电偶连接到温度变送器时可能发生的热电偶隔离错误。如上图所示,如果低隔离度R ISO位于温度T2与测量点T1温度不同的位置,则存在测量误差。测得的温度值介于T1和T2之间。热电偶传感器中的低隔离也会导致传感器断线警报失败(参见下图),因为允许监控电流通过R ISO。


    绝缘电阻差是RTD传感器测量误差和故障的最大原因。例如,图4是Pt100传感器的布线图,该传感器采用双线配置。(Pt100对低隔离电阻特别敏感。)


    Err1显示了传感器引线之间的隔离电阻。测量电流通过Pt100元件,而电流Err1的一部分通常通过隔离电阻R ISO1。当电阻隔离值降低时,较大部分的电流可以通过隔离电阻。结果,由发射器测量的组合电压显着降低。这意味着测量输出将低于Pt100传感器的实际温度。无论变送器中是否存在电流隔离,都会发生这种情况。在某些情况下,烘烤RTD组件将增加绝缘电阻并恢复RTD传感器元件。下一页图5显示了RTD中的接地回路,当发送器在输入和输出之间没有电流隔离时。接地R ISO2和传感器之间的低隔离电阻可以承载大量的电源电流Err2。在这种情况下测得的温度值太低。


    使用具有电流隔离的变送器可以纠正这种类型的隔离错误,如图6所示。


    新技术监控隔离现在可以使用新技术监测传感器和传感器引线的隔离电阻。一种方法是使用基于微处理器的发射器,该发射器可以处理几个额外的测量并控制超过纯电压(热电偶)或欧姆值(RTD)信号。特殊构造的传感器护套在绝缘体内配备单独的导体,并且独立于传感器环路。如果隔离度低于预定义的用户设定值,则由发射器产生的隔离特定输出信号将故障到预编程值,该值将指示可能的传感器故障即将来临。该技术适用于热电偶和RTD。此诊断功能可以最早检测受损温度传感器和/或由3线Pt100 RTD和热电偶中的低隔离误差引起的测量值。通过该技术,操作员可以监控从传感器端子到变送器端子的传感器和导体,从而完全控制从测量点到变送器的测量链。在温度对过程至关重要的情况下,这项新技术尤其重要,在这种情况下,诊断功能可以实现主动维护和维修计划,而不是采用被动方法。它允许工厂操作员知道测量温度值无效的瞬间,因此他们可以计划或调整过程。它可以节省数天甚至数周的错误测量,从而通过减少浪费或不合标准产品的费用来提高流程效率和盈利能力。最后,它为过程工厂的维护,修理和大修(MRO)过程提供了额外的缓冲步骤。通过消除紧急替换,可以使用主动的,有计划的方法。下一页图7显示了一个Pt100传感器,该传感器在3线RTD中配备了这种集成隔离监控功能。(独立测量导线标记为COND ISO)。用户定义的低隔离限制可以设置在50千欧(kΩ)和500kΩ之间。还必须考虑由于低隔离值RISO导致的额外错误。



    表1显示了在测量温度为+ 750°F时,在各种引线电阻值下可能出现的测量误差。



    图8显示了使用SmartSense技术在热电偶中集成隔离监控的图形描述,其中用户定义的低隔离限制可以设置在20kΩ和200kΩ之间。


    表2显示了在测量温度为+ 1,832°F且环境温度为+ 77°F的情况下,在各种引线电阻值下可能出现的测量误差。这些类型的错误可能产生可能显着影响最终产品的控制响应。


    低隔离电阻会在所有品牌和类型的温度传感器中产生错误的测量结果。通过在测量护套内使用独立于传感器回路的单独导体,操作员可以监控传感器的隔离电阻并进行调整以改善过程性能。此外,这允许操作员通过主动维护而不是被动过程中断来优化其整体操作。 


磁翻板液位计

金属管浮子流量计

蒸汽流量计

差压变送器

雷达物位计

铂铑热电偶

电磁流量计

孔板流量计

磁翻板液位计