淺談溫度儀表的選型和安裝

摘要：文章闡述了溫度儀表選型的重要意義，著重從溫度儀表的類型、溫度計套管以及防爆等級等多方面介紹溫度儀表的選型和安裝。
       眾所周知，溫度是工業(yè)監(jiān)測和控制系統(tǒng)中基本的參數(shù)，由于人們對工業(yè)系統(tǒng)的要求越來越高，對溫度儀表正確的選型和先進的測溫技術(shù)設(shè)備要求也越來越強。一個基本的測溫系統(tǒng)包括溫度傳感器和信號轉(zhuǎn)換電路，溫度傳感器是測量系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，目前市場常見的有熱電阻和熱電偶以及雙金屬溫度計。
1熱電阻
       熱電阻是中低溫區(qū)常用的一種溫度傳感器，它的主要特點是精度高，性能穩(wěn)定。熱電阻的可用的感溫材料很多，有鉑、銅、鎳、鐵等，其中鉑熱電阻的測量精度最高，被廣泛應(yīng)用于各類化工項目。
       熱電阻可分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏熱電阻兩大類。金屬熱電阻的電阻值和溫度變化可以公式Rt=Rt0[1+a（t-t0）]來表示，其中Rt為溫度t時熱電阻輸出阻值；Rt0為溫度t0時對應(yīng)的阻值；a為溫度系統(tǒng)；半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度變化可以用公式Rt=AeB/t來表示，其中Rt為溫度t事熱電阻輸出阻值；A/B取決于半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)常數(shù)。
       過去我們常用的熱電阻是三線制的，它要求L1與L2的電阻必須嚴(yán)格相等，才能確保測量的精度；可是實際工作由于種種原因均為引起電路的不平衡，從而導(dǎo)致測量誤差。為了有效消除誤差，我們引入了四線制的熱電阻，可以有效避免導(dǎo)線電阻的變化而引出的溫度測量誤差[1]。
2熱電偶
       熱電偶測溫范圍非常寬，可測量從-200度到1300度導(dǎo)體溫度，特殊情況下可測到-270和2800度。熱電偶的工作原理是利用賽貝克效應(yīng)，有兩種不同成分的導(dǎo)體A和B組成閉合回路，當(dāng)兩端存在溫度差事，回路中就會有電流通過，此時兩段就會產(chǎn)生電動勢，該電動勢的方向和大小與導(dǎo)體材料和兩接點的溫度有關(guān)，從而來測量出導(dǎo)體的溫度。
       由于導(dǎo)體材質(zhì)的不同可把熱電偶分為S/B/E/K/R/J/T七中標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，其中K型熱電偶（鎳鉻-鎳硅熱電偶）是目前用量最大最常見的金屬熱電偶，其使用溫度為-200度到1300度。K型熱電偶靈敏度高，穩(wěn)定性好，抗氧化性能強，且價格便宜，稱為了儀表熱電偶選型的首選。但選型中也應(yīng)特別注意K型熱電偶不能直接用于高溫下的硫，還原、氧化交替的氣氛和真空中。
3雙金屬溫度計
       雙金屬溫度計是一種測量中低溫度的現(xiàn)場檢測儀表，是基于繞制成環(huán)性彎曲的雙金屬片組成，其中一端固定，另一端受熱便可帶動指針旋轉(zhuǎn)，標(biāo)度盤上便可指出所測量的流體溫度。雙金屬與熱電偶原理類似，一般雙金屬被用于低溫就地測量，而熱電偶被用于高溫進入控制系統(tǒng)監(jiān)控。
4儀表選型
       了解了以上溫度儀表的類型，還必須了解工藝生產(chǎn)情況，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求的溫度范圍、允許誤差、以及是否對溫度進行記錄或控制來選擇測溫方法及測溫傳感器的種類、分度號、等級以及顯示儀表的種類、量程和精度等級。為了提高讀書精度，被測高溫度盡量接近儀表測量上線，最低溫度接近下限，要求整個測溫系統(tǒng)的綜合誤差小于工藝要求。
（1）溫度變送器。不管是熱電阻還是熱電偶的信號，都需要通過溫度變送卡件將其電阻或電動勢轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電信號才能被控制系統(tǒng)（SIS/DCS/PLC）所識別。現(xiàn)在既可以在現(xiàn)場直接安裝溫度變送器，也可以將RTD或T/C信號引進入控制室后再變送成標(biāo)準(zhǔn)信號。
       溫度變送器的隔離能力、抗EMI/RFI能力由控制室卡件變送。當(dāng)電纜傳輸RTD或T/C信號時，電纜就像一根天線，能接收各種干擾信號，而采用溫度變送器的抗EMI/RFI的能力可達(dá)20V/m。由此可見如果為了獲得正確的溫度信號，我們應(yīng)優(yōu)先選用溫度變送器。對于熱電阻溫度變送器來說造價相對更高，應(yīng)結(jié)合工藝條件，若此處的溫度僅僅作為指示，沒有用于調(diào)節(jié)和連鎖，則完全沒有必要選擇造價更高的溫度變送器，大可以直接采用熱電阻。而對于熱電偶溫度變送器來說，我們是十分倡導(dǎo)的，這不僅提高了傳送信號的抗干擾能力，而且還能省去昂貴的補償導(dǎo)線費用，更經(jīng)濟合理。
（2）溫度計套管。溫度計套管一般有鉆孔套管和焊接管，安裝方式分法蘭式和螺紋式。在規(guī)范HG/T20507-2014上明確要求，溫度計套管宜選用整體鉆孔錐形保護管。在一根不銹鋼棒中鉆深孔而加工成一個保護套管，是一種先進的工藝，這樣的套管沒有焊縫，耐壓、防漏、防腐性能均明顯優(yōu)良。但是目前鉆孔套管加工難度大，對于插入深度大于600的加工難度成本十分大，若工藝條件苛刻，需與制造廠協(xié)商處理。
（3）防護和防爆等級。溫度儀表防護等級一般不低于IP65(塵密、放噴水型)，同時根據(jù)電氣防爆區(qū)域劃分，防爆區(qū)域選擇選擇防爆儀表。
5溫度儀表的安裝
       正確的選擇溫度儀表后，安裝也十分重要，不正確的安裝可直接影響到測量精度。有的溫度儀表工作一段時間后，出現(xiàn)測量精度下降，有可能是信號線接頭處出現(xiàn)了松動和氧化。有的溫度儀表由于安裝不良，插入深度不夠，或接口處沒有密封好，造成熱量損失，測量溫度偏低，所以我們要注意溫度儀表的正確安裝，通過多年經(jīng)驗我總結(jié)出以下安裝要點
①溫度儀表的安裝，應(yīng)保證溫度計與流體的充分接觸，溫度計的安裝應(yīng)迎著流體流量插入，且插入深度應(yīng)為管道的1/2處，若管徑較大，可插入到管道1/3處。溫度儀表的感溫點應(yīng)處理管道中流蘇最大處，當(dāng)工藝管道過小，不利于溫度儀表插入時，應(yīng)安裝擴大管。
②溫度儀表在攪拌設(shè)備內(nèi)的安裝應(yīng)該加設(shè)保護套管，避免損壞儀表。
③溫度儀表的接線盒應(yīng)向下，避免雨水的深入。
④溫度儀表應(yīng)該安裝在有保溫層的管道上，防止熱量損失。
6結(jié)束語
       綜上所述，溫度儀表的選型與安裝，要從多方面角度下手，注重可靠性和經(jīng)理合理信。具體工況具體分析，統(tǒng)籌思考，選擇恰當(dāng)?shù)膬x表并且正確安裝，才能達(dá)道滿意的效果。