温度测量的问答题--保证您流程工艺正确的温度

作者:Tobias Hüser 文章来源:PROCESS杂志德文版 发布时间:2013-03-25


过程自动化中,温度是一个最常检测的参数。但很长时间以来,温度计一直没有出现在核心产品目录中

哪一种温度传感器适合于我的工艺流程?温度检测传感器应安装在设备的什么位置?怎样才能保持温度检测精度的稳定性?PROCESS杂志帮助您找到合适的温度传感器,保证可靠地提供正确的温度数据。

问题1:有哪些工业化的温度检测原理?

在电气温度检测技术中常用的检测原理有三种,其中最常用的是电阻式温度检测。这种温度检测传感器大多数是Pt100型铂电阻式温度检测传感器,一种缠绕在陶瓷基体上的铂电阻丝或者涂覆在陶瓷基体上的铂金属涂层的温度传感器,可以浸入到熔液或者液体中使用,或者附着在固体表面进行温度检测。它的检测原理是在铂丝或者铂涂层上施加一定的电压,例如使铂金属在0?℃时的电阻为100Ω。当温度升高时,电阻也随之增加。

感温元件为两种末端连接在一起金属片,例如铂和铑组成的金属薄片。当温度检测传感器与检测点相互接触时,就会沿着两种金属产生一定的温度差。从而在两条金属片的自由端产生一定的电压,检测电压即可得到温度值。

当温度检测的目标是在回转窑、塑封机或者轧钢机等移动中的被测对象时,非接触式的温度检测传感器是您最正确的选择。这些高温计采集着被测物体辐射出来的红外热,并转换成电压信号。

问题2:测量精度、应用范围和机械强度,哪种检测方法最好?

电阻式温度计的检测精度为±0.5%,并在很长的时间内有着很好的稳定性,使用一年之后工业化类型的电阻式温度计的检测误差不超过0.05℃。金属丝绕制的陶瓷温度检测传感器的检测范围为-200~600℃;但不能在800℃以上的环境中使用。当检测的温度范围最高为1600℃时,热电偶是您最佳的选择。由于它结构设计简单,因此有着很好的抗冲击、耐振动的性能。而且它的响应时间非常短,体积也非常小。

与接触式温度检测仪相比较,高温计能够检测的最高温度范围可达3000℃,而且高温计的响应速度更快。它能够在微秒级的时间内完成温度检测,而接触式的则需要1s的时间。但使用红外检测技术的温度检测仪也有自身的缺点,它无法检测气体的温度,而且检测到的仅是被测对象局部区域的温度。产生灰尘和烟雾也会影响检测结果的可靠性。

问题3:温度检测仪器应安装在什么部位?

在安装方面,大的发展趋势是检测传感器的安装位置尽可能靠近传感器,以便缩短两者之间非常敏感的电缆。这样,就可以减少干扰电压对检测结果的影响。这一方面有利于温度传感器探头的安装,或者有利于流程设备现场环境中的安装;另一方面也要求这种温度检测转换器在工业化应用领域中有着很高的坚固性。流程设备现场变速器不是最佳选择,因为许多检测点的可接近性都不好。由于分体式的检测转换器常常需要再安装一个保护壳,所以集成了探头的传感器可以降低规划设计和安装调试的成本和费用。

问题4:何时进行“传感器-变送器的匹配”?

当铂传感器的温度检测范围大于100℃时进行传感器和变送器的匹配是非常有益的。另外,当电阻式温度检测元器件的电阻和温度两个检测量有着很高的线性关系、但温度-电阻曲线在高温时与直线的理想曲线有较大的偏差时,进行传感器-变送器的性能匹配也是非常有益的。真正的传感器特性曲线是用Callendar/Van Dusen方程确定了传感器的特征值后才能确定下来的。为了确定相关的系数,就要在0℃和另外两个检测温度下进行比较测试。在变送器的电子电路中人们设计了相关的特性曲线计算公式,以保证传感器与变送器相互匹配,并可把检测精度提高75%。

问题5:哪些检测仪需要考虑氧化腐蚀值?

有着镍-铬双金属的K型感温元器件的检测仪会出现温度检测失效。当温度检测传感器的工作环境温度高于800℃时,镍-铬丝焊接点处的铬会出现局部氧化。而氧化的结果是温差电压下降。最大的温度误差可达100℃。如果在氧存在的情况下,这一氧化过程将会加快,最终导致感温丝断裂,断裂处呈亮绿色。

问题6:如何防止电气温度计受到高温影响?

铂、铑材料制造的电气温度计可在最高温度1600℃的工况中使用。少数热感应式的电阻温度计传感器在1200℃时需要配备耐热钢材料制造的防护管,增强其机械承载能力。由于陶瓷耐热护管的机械性能较差,因此只有在工作温度高于1200℃时才使用。护管既可直接与被测介质相互接触,也可作为气密性的感温元件保护套,把感温丝与金属外壳隔离开来。利用陶瓷材料的保护套可以检测的最高温度可以达到1800℃。

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