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閱讀：44發(fā)布時(shí)間：2025-1-26
如何校準(zhǔn)熱電偶溫度變送器
如何校準(zhǔn)熱電偶變送器？你如何模擬熱電偶？什么時(shí)候使用零度參比端？如果您的測(cè)量結(jié)溫發(fā)生變化怎么辦？
回答一
大多數(shù)人使用熱電偶模擬器來(lái)校準(zhǔn)溫度變送器。您通常可以設(shè)置它們以生成多種熱電偶類型。只需確保用于將模擬器連接到變送器的熱電偶引線是正確的電線類型。
“校準(zhǔn)”熱電偶是另一回事——因?yàn)閷?shí)際上它有效或無(wú)效。你可以把它拉起來(lái)放在浴缸里，盡管很少有人真正這樣做。然而，如果它很關(guān)鍵，大多數(shù)人會(huì)花時(shí)間將熱電偶放入浴槽或干燥塊中，或者至少對(duì)照另一個(gè)熱電偶或其他一些方法來(lái)交叉檢查讀數(shù)。
零度連接點(diǎn)稍微復(fù)雜一些。基本上任何時(shí)候連接兩個(gè)不同的金屬都會(huì)產(chǎn)生輕微的毫伏信號(hào)。這就是熱電偶——兩種不同的金屬焊接在一起，根據(jù)結(jié)點(diǎn)的溫度產(chǎn)生不同的電壓。當(dāng)您運(yùn)行熱電偶電路時(shí)，您嘗試在整個(gè)電路中使用與熱電偶相同的金屬——也就是說(shuō)，您運(yùn)行與熱電偶匹配的熱電偶線，并使用相同類型的特殊熱電偶接線端子。這消除了任何額外的結(jié)點(diǎn)——相同的金屬總是與自身相連。但是，在某些時(shí)候，您必須連接到某種具有銅接線端子的設(shè)備（發(fā)射器、指示器等）。不幸的是，這會(huì)在銅接觸電線的地方產(chǎn)生另一個(gè)熱電偶結(jié)。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，大多數(shù)設(shè)備都內(nèi)置了冷端補(bǔ)償電路，可自動(dòng)感應(yīng)接線盒的溫度并從讀數(shù)中減去影響。現(xiàn)在幾乎每個(gè)發(fā)射器和讀出設(shè)備都將其作為標(biāo)準(zhǔn)功能內(nèi)置——只有較舊的設(shè)備才會(huì)缺少它。
回答二
與來(lái)自傳感器和信號(hào)接線和連接的噪聲和誤差相比，正確校準(zhǔn)的具有正確量程的智能溫度變送器的誤差通常可以忽略不計(jì)。使用 Class 1 特殊等級(jí)而不是 Class 2 標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)熱電偶和延長(zhǎng)引線可使精度提高 50%。由于跨度大且無(wú)法個(gè)性化校準(zhǔn)，使用熱電偶輸入卡代替智能變送器會(huì)引入大誤差。
熱電偶 (TC) 漂移每年可在 1 至 20 華氏度之間變化，重復(fù)性可在 1 至 8 華氏度之間變化，具體取決于 TC 類型和應(yīng)用條件。對(duì)于要求高精度的關(guān)鍵操作，所需的傳感器校準(zhǔn)頻率是有問(wèn)題的。雖然干塊校準(zhǔn)器比濕批更快，并且可以覆蓋更高的溫度范圍，但從過(guò)程中移除傳感器會(huì)破壞操作，與簡(jiǎn)單的變送器校準(zhǔn)相比，所需的時(shí)間仍然相當(dāng)可觀。辦法是進(jìn)行單點(diǎn)溫度檢查，以補(bǔ)償由于漂移和制造公差引起的偏移。
在蒸餾塔應(yīng)用中，當(dāng)校準(zhǔn)或更換熱電偶時(shí)，操作人員對(duì)糟糕的塔性能感到困惑和惱火。事實(shí)證明，操作已經(jīng)回到了一個(gè)溫度設(shè)定點(diǎn)，該設(shè)定點(diǎn)有效地補(bǔ)償了熱電偶測(cè)量中的偏移。即使在意識(shí)到由于更精確的熱電偶而需要新的設(shè)定點(diǎn)之后，找到設(shè)定點(diǎn)也需要數(shù)月到數(shù)年的時(shí)間。
溫度是色譜柱控制的關(guān)鍵，因?yàn)樗墙M成的推斷。這對(duì)于反應(yīng)器控制也很關(guān)鍵，因?yàn)榉磻?yīng)速率決定了工藝容量和選擇性，工藝效率和產(chǎn)品質(zhì)量受溫度的影響很大。在這些工作溫度低于 400 華氏度的應(yīng)用中，電阻溫度檢測(cè)器 (RTD溫度傳感器) 是更好的選擇。表 1 比較了熱電偶和 RTD 溫度傳感器性能。
表 1：溫度傳感器精度、準(zhǔn)確度、信號(hào)、尺寸和線性度
階梯式熱套管的插入長(zhǎng)度應(yīng)大于直徑的 5 倍 (L/D > 5)，以地減少熱從熱套管到管道或設(shè)備連接的熱傳導(dǎo)誤差，并且插入長(zhǎng)度應(yīng)小于的 20 倍直徑 (L/D < 20) 以限度地減少尾流頻率的振動(dòng)。應(yīng)由供應(yīng)商進(jìn)行長(zhǎng)度計(jì)算，以確認(rèn)熱傳導(dǎo)誤差和振動(dòng)損壞不是問(wèn)題。階梯式熱套管可減少錯(cuò)誤和損壞，并提供更快的響應(yīng)。彈簧加載接地?zé)犭娕既鐖D 1 所示，護(hù)套和熱套管內(nèi)壁之間的環(huán)形間隙最小，可提供的響應(yīng)，限度地減少由滯后于實(shí)際過(guò)程溫度的傳感器溫度引入的誤差。
圖 1：用于護(hù)套 TC 或 RTD 溫度傳感器的彈簧加載壓縮接頭
熱套管材料必須具有耐腐蝕性，并在可能的情況下具有導(dǎo)熱性，以限度地減少傳導(dǎo)誤差或響應(yīng)時(shí)間，以最重要的為準(zhǔn)。熱套管的錐形必須靠近管道的中心線，并且熱套管的錐形部分必須越過(guò)設(shè)備壁，包括任何擋板。對(duì)于色譜柱，應(yīng)使用顯示和最對(duì)稱的溫度變化以增加和減少受控流量的位置。模擬可以幫助找到這一點(diǎn)，但明智的做法是使用多個(gè)連接以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試確認(rèn)位置，熱套管的必須看到液體，這可能需要更長(zhǎng)的延伸長(zhǎng)度或安裝在降液管的另一側(cè)以避免由于下降管的液位下降，處于氣相。
對(duì)于 600 攝氏度以上的 TC，確保護(hù)套材料與 TC 類型兼容。對(duì)于高于護(hù)套溫度限制的 TC，請(qǐng)使用具有導(dǎo)熱性和設(shè)計(jì)的陶瓷材料，以限度地減少測(cè)量滯后時(shí)間。對(duì)于高于具有氣態(tài)污染物或還原條件的護(hù)套溫度限制的 TC，使用可能已吹掃的初級(jí)（外部）和次級(jí)（內(nèi)部）保護(hù)管以防止 TC 元件受到污染并提供更快的響應(yīng)。
小直徑管道（例如，小于 12 英寸）的熱電偶套管的位置是在面向上游的管道彎頭中，以管道中心的插入長(zhǎng)度。如果固體磨損是一個(gè)問(wèn)題，可以將熱套管安裝在面向下游的彎頭中，但需要更長(zhǎng)的長(zhǎng)度以減少渦流產(chǎn)生的噪音。如果管道半填充，則安裝應(yīng)確保階梯式熱電偶套管的變窄直徑處于液體中而不是蒸汽中。
熱電偶套管的位置必須位于流匯合處或換熱器管側(cè)出口的足夠下游，以實(shí)現(xiàn)流的再混合。由于運(yùn)輸延遲的增加，該位置不能太靠近下游，這是活塞流的停留時(shí)間，即出口或接頭與傳感器位置之間的管道體積除以管道流量（體積/流量）。對(duì)于 25 倍管道直徑 (L/D = 25) 的長(zhǎng)度，幾秒鐘的回路死區(qū)時(shí)間增加并不像由于均勻性差而導(dǎo)致的信噪比差那樣有害。對(duì)于減溫器，為了防止水滴產(chǎn)生噪音，熱電偶套管必須提供大于 0.3 秒的停留時(shí)間，對(duì)于高氣體速度，這可能比液體熱交換器所需的距離遠(yuǎn)得多。
為了獲得更高的可靠性和更好的診斷，可以使用雙隔離傳感元件，但更有效的解決方案是冗余安裝熱電偶套管和變送器。三個(gè)冗余測(cè)量的中間信號(hào)選擇提供的可靠性和最小的漂移、噪聲、可重復(fù)性和緩慢響應(yīng)的影響。來(lái)自中間信號(hào)選擇的測(cè)量對(duì)于一次測(cè)量的任何類型的失敗都有效。還獲得了相當(dāng)多的知識(shí)，可以避免將每個(gè)測(cè)量值與中間值進(jìn)行比較的問(wèn)題。
假設(shè)沒(méi)有污染或原材料變化，傳感器中的漂移顯示為相同生產(chǎn)率下不同的平均控制器輸出。傳感器的重復(fù)性差表現(xiàn)為溫度控制器輸出的過(guò)度變化。對(duì)于控制器增益高的非常嚴(yán)格的控制，假設(shè)控制器正確調(diào)整并且閥門具有平滑一致的響應(yīng)，則傳感器輸出中的傳感器可變性明顯。
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