在现场维修中,操作工对测量的工艺温度有疑问,如果使用热电偶时,仪表工通常是用直流电位差计或过程校验仪,先测量热电偶的热电势Ux,查热电偶分度表,得到的热电势所对应的温度Tx,然后再加上热电偶参比端的温度Tn,如果是用补偿导线接至仪表就加上室温T0,则T=Tx+T0,得到热电偶的实际温度T,与仪表显示值做一比较,然后告诉操作工实情,这可能是最流行的做法。
这样的做法却忽视了一个问题,即热电偶分度表是在参比端温度为 0℃的情况下制定的。首先在生产现场 T0是很难做到保持 0℃的,其次热电势与温度之间具有非线性。由于以上原因,用上述方法来确定温度的正确性是有问题的,其必然会存在一定的误差。正确的做法应该是采用两次查表法。
即:首先测量热电偶的热电势Ux,然后根据参比端或室温的温度T0查热电偶分度表,得到该温度所对应的热电势U0,然后把Ux和U0相加,得到总的热电势值,再查热电偶分度表就得到被测的真正温度了。那这两种方法的差别有多大呢?从以下的例子来看看就明白了。
假设有一支 S 分度号的铂铑 10-铂热电偶,所测得的热电偶的输出热电势 Ux 为 12.9mV,查热电偶分度表得 Tx=1281.9℃,室温 T0=28℃。
用第一种方法:则 T1=Tx+T0=1281.9+28=1309.9℃。第二种方法:室温 28℃经查表得 U0=0.161mV,则 UT=Ux+U0=12.9+0.161=13.101mV,经查热电偶分度表得 T2=1295.2℃。
显然 T1比 T2偏高了 14.8℃.由于第二种方法是从热电偶的工作原理出发,并完全依据热电偶分度表的制表规则来确定温度的,所以是正确的方法。
热电偶和热电阻分度号的含义
对标准化热电偶才有热电偶分度号,所以热电偶类型的字母标志也成为分度号,也是热电偶分度表的代号。而热电偶的分度表是指热电偶的参比端为 0℃的条件下,以列表的形式表示热电动势和测量温度的关系,分度号相同的热电偶可以共用同一个分度表。所以热电偶与显示仪表及板卡配套使用时,也必须注意两者的分度号是否一致。
热电阻分度表是指用表格的形式表示热电阻的分度特性,也就是电阻--温度对照表。而分度表的代号简称分度号。分度号相同的热电阻其应符合相应的分度表的规定。所以热电阻与显示仪表及板卡配套使用时,也必须注意两者的分度号是否一致。
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热电偶和热电阻不同之处
热电偶和热电阻相同之处:
热电偶和热电阻都属于温度测量仪表的传感元件;并且都是把温度量转换为电量进行测量;所以对温度信号的放大、变换方便;适于远距离对温度进行检测和控制;精度较高、温度测量范围较宽,且性能稳定。都具有非线性的特性。
热电偶和热电阻不同之处:
热电偶是由两种成分不同的金属线焊接组成的。其输出的是热电势(mV)信号。热电偶结构简单,制造容易;惰性小;可适应众多测量对象的要求,如点温、表面温度的测量。热电偶可供选择的产品较多,其测温范围可达-271~2800℃。其测量时要求参比端的温度保持恒定;与显示仪表、板卡的接线要用热电偶特性相同的补偿导线,需要进行参比端温度的补偿工作。受高温和有害介质的影响其测量端容易老化及变质。
热电阻是由金属丝绕制而成。其输出的是电阻信号(Ω),但也可将该信号转换为电流信号,与热电偶相比其输出信号大;热电偶结构复杂,尺寸较大,热响应时间长,在所有的温度仪表中热电阻的测量精度最高,其稳定性好,灵敏度高,在温度 300℃以下可得到比热电偶大得多的信号;不需要参比端,与显示仪表、板卡的接线只需要铜导线。普通热电阻不宜在振动大的环境中使用,振动环境中最好选择采用抗震元件和结构生产的热电阻。
一支热电偶能否连接多台显示仪表
一支热电偶能否连接多台显示仪表,这个问题常有人提出,因为随着生产的发展,DCS系统的应用及对管理工作的要求,需要对一个信号在多处显示也是常有的事。一支热电偶能否连接多台显示仪表或DCS系统板卡,连接后能否保证测量精度,这是人们关心的问题。
一支热电偶连接两台显示仪表及DCS系统板卡
结论:一支热电偶连接两台显示仪表及 DCS 系统,在多数场合是可以正常显示温度值的,但不推荐这样使用。
一支热电偶连接多台数显表及 DCS 系统板卡固然可行,除了特殊应用,不推荐用这种方
法。因为这样的做法只是节约了一支热电偶及部分补偿导线的投资,但其存在不利的因素:
A、热电偶出现问题,则所有与其相连的仪表都将没有信号,对于重要的测温场合显然
是不安全的,有条件时可在同一测温点再加装一支热电偶更妥。一支热电偶连接多台数显表
或 DCS 系统板卡时,最麻烦的是所有仪表显示值的同步问题,从误差理论来看,所有仪表是
不可能做到误差大小一致的,同一温度点显示值不一致,操作工就会认为仪表不准确,要求
仪表工进行处理和校验,仪表工再三解释也不一定起作用,因为操作工不一定会认同仪表的
误差理论。所以除非工艺有强烈的使用要求,否则仪表工就不要自寻烦恼了。
B、一支热电偶接多台表能正常使用是好事,但有些实际问题使应用并不乐观,热电偶属于低阻抗、微弱信号的传感器,其信号只可以传输数百米,配合高增益的集成运算放大器使用,最头疼的问题是干扰,热电偶信号往往会伴随有共模干扰;一支热电偶接多表等于增加了显示仪表的输入接线,由于引线走向的不确定性,加之线间分布电容的影响,都很容易引入各种干扰信号,再就是补偿导线的价格也不低;一支热电偶接两台仪表时总要从端子并线,由于补偿导线较硬,在一个端子上压接两根补偿导线是很费力的,如果端子螺钉较细还很难压紧,如果接触不良又怎能保证指示准确呢?
一支热电偶连接多台数显表或 DCS 系统板卡的最佳方案
A、将热电偶信号送入温度变送器(一入二出,导轨安装),然后将隔离信号分别送给数显表和 DCS 系统。这样可以提高系统抗干扰能力,保证系统稳定性和可靠性。
B、将一体化热电偶温度变送器信号送入隔离配电器(导轨安装),然后将隔离信号分别送给数显表和 DCS 系统。
C、将热电偶信号送入数显表,再将数显表变送输出接入另一台数显表或DCS系统板卡。因数显表变送输出精度不及信号隔离器精度高,会带来无法消除的测量误差。
D、同一个测温点安装两支热电偶,将信号分别送给两台数显表或 DCS 系统。
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