温度变送器的调试及故障判断

2012年4月 温度变送器 内容提要 第一部分 第三部分 第四部分 温度变送器如何调试及检查 温度变送器故障判断及分析 一 仪表基础知识 精确度国家统一规定划分的等级有0 005 0 02 0 05 0 1 0 2 0 5 1 0 1 5 2 5 4等 精度 一 仪表基础知识 信号类型 仪表能接收的模拟量信号有 1 标准电流信号2 标准电压信号3 mV信号4 欧姆 一 仪表基础知识 1 标准电流信号 多数变送器的输出信号都是4mA 20mA标准电流信号 传送到控制室供各类仪表接收 特点时传输距离长 抗干扰能力强 没有衰减 只是对电流回路的负载有要求 2 标准电压信号 标准电压信号有1V 5VDC 0V 5VDC 其它直流电压信号需在订货时注明 但一般不超过100V 大于100V的信号应在仪表外使用变送器进行处理 电源电压 17 42VDC3 热电偶信号或辐射感温计信号4 热电阻信号或电阻信号 二 温度变送器 温度测量仪表的分类温度是表征物体冷热程度的物理量 温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类 通常来说接触式测温仪表测温仪表比较简单 可靠 测量精度较高 但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交金刚 帮需要一定的时间才能达到热平衡 所以存在测温的延迟现象 同时受耐高温材料的限制 不能应用于很高的温度测量 非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的 测温元件不需与被测介质接触 测温范围广 不受测温上限的限制 也不会破坏被测物体的温度场 反应速度一般也比较快 但受到物体的发射率 测量距离 烟尘和水气等外界因素的影响 其测量误差较大 二 温度变送器 热电偶热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一 其优点是 测量精度高 因热电偶直接与被测对象接触 不受中间介质的影响 测量范围广 常用的热电偶从 50 1600 均可连续测量 某些特殊热电偶最低可测到 269 如金铁镍铬 最高可达 2800 如钨 铼 构造简单 使用方便 热电偶通常是由两种不同的金属丝组成 而且不受大小和开头的限制 外有保护套管 用起来非常方便 热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来 构成一个闭合回路 当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时 两者之间便产生电动势 因而在回路中形成一个大小的电流 这种现象称为热电效应 热电偶就是利用这一效应来工作的 热电极 两种不同的金属A和B构成闭合回路当两个接触端T T0时 回路中会产生热电势 热电偶温度计 二 温度变送器 补偿导线 为保证热电偶的正常工作 热电偶的两极之间以及与保护套管之间都需要良好的电绝缘 而且耐高温 耐腐蚀和冲击的外保护套管也是必不可少的 1 普通型装配式结构2 柔性安装型铠装结构 热电偶结构 二 温度变送器 二 温度变送器 热电阻 RTD 1 热电阻温度计是基于金属导体或半导体电阻值与温度之间呈一定函数关系的原理实现温度测量的 金属导体电阻与温度的关系一般可以表示为 Rt Rt0 1 a t t0 式中Rt为温度为t时的电阻值Rt0为温度为t0时的电阻值a为电阻温度系数 即温度每升高1 时电阻相对变化量 PT100一般为0 39 100一般金属材料的电阻与温度的关系是非线性的 但是 在某一范围内 可以近似为一个常数 电阻与温度的函数关系确定了 就可以通过测量至于测温对象之中并与测温对象达到热平衡的热电阻的阻值而求得被测温度了 2 热电阻是利用是利用金属丝 例如铂丝 铜丝 的电阻随温度的变化工作原理工作的 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器 它的主要特点是测量精度高 性能稳定 其中铂热电阻的测量精确度是最高的 它不仅广泛应用于工业测温 而且被制成标准的基准仪 1 热电阻材料热电阻大都由纯金属材料制成 目前应用最多的是铂和铜 此外 现在已开始采用镍 锰和铑等材料制造热电阻 2 热电阻测温系统的组成热电阻测温系统一般由热电阻 连接导线和显示仪表等组成 必须注意以下两点 热电阻和显示仪表的分度号必须一致 为了消除连接导线电阻变化的影响 必须采用三线制接法 热电阻温度计 热电阻 电阻体 最主要部分 绝缘套管 接线盒 二 温度变送器 热电阻的材料要求 电阻温度系数要大 电阻率尽可能大 热容量要小 在测量范围内 应具有稳定的物理和化学性能 电阻与温度的关系最好接近于线性 应有良好的可加工性 且价格便宜 二 温度变送器 热电阻结构 二 温度变送器 热电阻传感器 二 温度变送器 热电阻不平衡电桥原理图 二 温度变送器 热电阻保护套管 二 温度变送器 二 温度变送器 一体化智能温度变送器 1 温度变送器的原理是通过电桥的方式 金属导体随温度电阻值变化 破坏了电桥的平衡 就会出现一个电压值 此电压值在输入级被放大 与输入量成正比 在经过模 数转化器转化成数字信号 这些信号经过电气隔离送到微处理器 在此按传感器特性及其他参量 阻尼 环境温度等 加以转换 这样处理过的信号在数 模转换器中转换成与负载无关的4 20直流电流信号输出 简单地说 温度变化 热电阻 电阻变化 温度变送器 4 20mA信号2 电动温度变送器用来连续测量被测介质的温度 采用24v直流电压集中供电 并利用热电偶或热电阻作为测温元件将温度的变化信号成比例的转化为1 5v直流电源信号或4 20MA电流信号进行远传 变送器测量范围通常在 200 650 3 一体化温度变送器即将一次检测元件与变送器整合在一体的温度测量仪表 一般选用的的一次检测元件为分度号为PT100 0 时的阻值为100欧姆 铂热电阻 铂电阻具有线性好 稳定性好 电阻值高等特点 4 温度变送器配有温度套管 材质为不锈钢 使用温度套管的优点是 避免介质直接接触感温探头 防止腐蚀 感温检测元件可拆下维修 5 在现场 一体化温度变送器可以通过手持终端操作器或液晶显示表头调整和设置显示和输出 包括 量程 显示单位 百分比等 一体化防爆热电阻 二线制输出4 20mA 抗干扰能力强 二 温度变送器 二 温度变送器 二 温度变送器 一体化温度变送器接线图 4 32 1 显示 记录 调节及微机系统 PT100电阻欧姆信号 变送模块 17 42VDC 近250欧姆电阻 4mA 250 1000mV 1v20mA 250 5000mV 5v 显示模块 现场控制室 三 温度变送器如何调试及检查 1 工具 24V直流稳压电源 万用表 欧姆表 直流电流表 250 电阻等2 调试及校验标准 分五点校验法 例如量程0 100 的温度变送器 100 0 4mA109 73 25 8mA119 40 50 12mA128 99 75 16mA138 51 100 20mA3 最大允许误差 例如精度等级为0 5级 量程0 100 的温度变送器 校验PT100铂热电阻绝对误差不能大于0 5 校验温度变送器 绝对误差不能大于0 08mA 否则 超过精度等级 视为不合格 调试及校验 三 温度变送器如何调试及检查 1 检查PT100铂热电阻 检查铂热电阻前将热电阻连接导线与温度变送器变送模块电源断开 测得电阻值 对比分度表 得出实测温度 如果与实际温度误差很大 必须将铂热电阻更换 123412341234两线制RTD及欧姆输入三线制RTD及欧姆输入四线制RTD及欧姆输入2 检查变送模块和显示模块 确认铂热电阻正常后 用万用表直流电流档测得模拟信号输出电流 与实测温度对应的输出电流相对比 若误差较大 需在变送模块 零点 ZERO 和 量程 SPAN 进行调整 同时观察显示表头对显示模块进行检查调整 3 检查信号电缆及中控计算机PLC卡件通道 模块及组态若现场温度变送器显示正常 模拟输出电流正常 但中控计算机显示不正常 需运用替换法和排除法对中控PLC机柜内卡件通道及计算机组态程序检查 检查 三 温度变送器故障判断及分析 热电阻温度变送器常见故障 保护管里有金属屑 灰尘 接线柱间积灰 热电阻短路 热电阻与外壳接触 仪表壳内进水 会显示仪表指示值比实际值低或示值不稳 热电阻断路 引出线断路 显示仪表指示无穷大显示仪表与热电阻接线有错 热电阻短路 显示仪表指示负值温度变送器与环境之间的传热在一定程度上造成了测量端与被测对象之间的温差 因此实测温度与实际温度之间还存在一定的误差 如果被测对象的温度高