[導(dǎo)讀] 自動(dòng)化儀表中溫度變送單元儀表就是用來(lái)測(cè)量溫度的儀表。它可將測(cè)溫元件的信號(hào)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，用于指示、調(diào)節(jié)和控制。
一、概述
自動(dòng)化儀表中溫度變送單元儀表就是用來(lái)測(cè)量溫度的儀表。它可將測(cè)溫元件的信號(hào)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，用于指示、調(diào)節(jié)和控制。根據(jù)測(cè)溫元件、輸入方式和安裝場(chǎng)所的不同又可分為熱電偶溫度、毫伏、溫差變送器與熱電阻溫度、毫伏、溫差變送器，以及直流毫伏轉(zhuǎn)換器，控制室安裝的架裝式儀表與現(xiàn)場(chǎng)安裝的一體化儀表;四線制與二線制、三線制儀表等等。
二、DDZ-Ⅲ系列溫度變送單元
目前，市場(chǎng)廣泛應(yīng)用的DDZ-Ⅲ系列溫度變送單元儀表品種齊全，四川儀表九廠生產(chǎn)的品種規(guī)格見(jiàn)表1。
就儀表性能來(lái)講，溫度變送單元儀表有以下特點(diǎn):
1.儀表的主放大器采用進(jìn)口的低噪聲、低溫漂、高阻抗、高增益的第四代運(yùn)算放大器，因而儀表主要性能，如精度、線性和穩(wěn)定性、可靠性等指標(biāo)都有了較大提高。
2.采用新型的非線性校正電路，使儀表的線性度和可靠性大大提高。
3.采用標(biāo)準(zhǔn)銅電阻進(jìn)行冷端補(bǔ)償，提高了補(bǔ)償精度和可靠性。
4.采用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算和管理，使儀表品種規(guī)格系列化，可由用戶任選，滿足了用戶的特殊需要。
三、DDZ-S系列溫度變送單元
在總結(jié)DDZ-Ⅰ型，Ⅱ型、Ⅲ型儀表發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，吸取了國(guó)外同類儀表的先進(jìn)技術(shù)，采用模擬技術(shù)與數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)新一代DDZ-S系列儀表。S系列儀表相比Ⅲ系列儀表具有一定的先進(jìn)性，首先儀表的精度提高了1~1.5倍。溫度變送器基本誤差從±0.5%提高到±0.2%，配電器的基本誤差從±0.2%提高到±0.1%，其它指標(biāo)也相應(yīng)提高。(祥見(jiàn)表2)其次，儀表更為系列化，規(guī)格更為齊全(祥見(jiàn)表3)。
四、幾個(gè)問(wèn)題的探討
1.熱電偶溫度變送器的冷端補(bǔ)償
熱電偶的溫度一熱電勢(shì)(毫伏)關(guān)系曲線是在自由端為℃時(shí)分度的，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于熱電偶的冷端露在空間，受到介質(zhì)溫度的影響，所以它的溫度不會(huì)保持在℃不變。引起測(cè)量誤差。因而，在熱電偶溫度變送器中，必須對(duì)由于熱電偶冷端溫度變化引起的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。下面分析一下補(bǔ)償方法以及補(bǔ)償誤差的測(cè)試問(wèn)題。
1)補(bǔ)償方法
在熱電偶溫度變送器中，一般使用銅電阻補(bǔ)償。因?yàn)殂~電阻的電阻值隨溫度改變而改變，如果讓它通過(guò)一恒定電流，即可產(chǎn)生一可變的電壓，用此電壓來(lái)抵消由于熱電偶冷端溫度改變而引起的熱電勢(shì)的改變?？捎孟率絹?lái)表示:
因?yàn)閷?duì)不同的測(cè)溫元件△E不同，但當(dāng)測(cè)溫元件選定后，△E對(duì)某一最高使用環(huán)境溫度T則是一個(gè)定值。參數(shù)a也是常數(shù)。
由以上分析可以知道，①式中I與RCuo兩個(gè)變量中，任意假定一個(gè)，另一個(gè)則隨之而定。如果選定I則:
我們選用后者，因?yàn)榍罢咩~電阻要自己制作，制作工藝復(fù)雜，品種多，要求多。相反采用標(biāo)準(zhǔn)銅電阻，改變供電電流，則方便得多。而且銅電阻由電阻制造廠提供，質(zhì)量可以得到保證。
2)熱電偶溫度變送器冷端補(bǔ)償誤差的測(cè)試。
對(duì)熱電偶溫度變送器冷端補(bǔ)償誤差的測(cè)試有幾種方法:
其一，是先測(cè)不接冷端補(bǔ)償時(shí)基本誤差，再將補(bǔ)償電阻接入，業(yè)將熱電偶冷端置于冰槽中，恒溫30分鐘后，再測(cè)基本誤差，實(shí)測(cè)兩次對(duì)同一輸入信號(hào)的輸出值之最大差值。
其二，只測(cè)熱電偶冷端補(bǔ)償元件補(bǔ)償誤差，在使用標(biāo)準(zhǔn)銅電阻實(shí)際可免做。
我們認(rèn)為對(duì)熱電偶冷端補(bǔ)償誤差測(cè)試的第一種方法太麻煩，而且引起測(cè)試誤差的因素很多，如補(bǔ)償導(dǎo)線誤差，冷端溫度等。而且設(shè)備要求高，工藝復(fù)雜，工時(shí)費(fèi)，現(xiàn)在已不采用。而第二種測(cè)試方法，只測(cè)熱電偶冷端補(bǔ)償元件的誤差，似乎業(yè)不能真實(shí)代表溫度變送器的冷端補(bǔ)償誤差。我們采用的測(cè)試方法是:
第一步:不接冷端補(bǔ)償元件時(shí)，測(cè)變送器的輸入Ei與輸出電壓U0的特性。
第二步:讀取室溫t℃，再?gòu)南鄳?yīng)測(cè)溫元件分度表中查得相應(yīng)的勢(shì)電值Et。
第三步:接入冷端補(bǔ)償元件時(shí)，測(cè)其輸入(Ei-Et)與輸出電壓U0′的特性。
兩次測(cè)試結(jié)果對(duì)同一溫度時(shí)，輸出電壓值之最大差值為儀表的冷端補(bǔ)償誤差。這種測(cè)試方法，可真正測(cè)得溫度變送器的冷端補(bǔ)償誤差。更接近實(shí)際使用情況。
2.二線制溫度變送器
一般的溫度變送器除輸入信號(hào)線外(例如熱電偶兩根輸入線，熱電阻三根輸入線)。還有兩根供電電源線和兩根信號(hào)輸出線。所以常稱為四線制儀表。而兩線制儀表供電電源與輸出信號(hào)共用二根線。此時(shí)電源線中電流在變送器零點(diǎn)時(shí)為4mA，而在變送器為滿量程時(shí)為20mA。而且電源線中電流大小與變送器輸入信號(hào)呈線性關(guān)系。見(jiàn)圖1。
二線制變送器從結(jié)構(gòu)大小和安裝方式可分為罐式二線制變送器和一體化二線制變送器。罐式二線制變送器，一般體積較大，可安裝在現(xiàn)場(chǎng)管道上或安裝在安裝架上。二線制溫度變送器由于可安裝在現(xiàn)場(chǎng)，所以可節(jié)約價(jià)格昂貴的補(bǔ)償導(dǎo)線，而且在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換功能，使傳輸信號(hào)為4-20mA的強(qiáng)信號(hào)，因而抗干擾能力增強(qiáng)，可以遠(yuǎn)距離傳輸。其中特別值得提出的是一體化兩線制變送器。
1)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)
體積小，外型與測(cè)溫?zé)犭娕?、熱電阻接線盒中接線板尺寸相仿，用優(yōu)質(zhì)環(huán)氧樹(shù)脂罐封成型，可直接裝入接線盒內(nèi)，與測(cè)溫?zé)犭娕?，熱電阻融為一體，直接安裝在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，安裝方便，節(jié)約費(fèi)用。見(jiàn)圖2。
由于兩線制變送器靜態(tài)功耗微弱，采用進(jìn)口元件，業(yè)做成模塊結(jié)構(gòu)，使用環(huán)境溫度范圍寬(-40℃~+100℃)?？拐鹦院?，耐腐蝕，大大提高了可靠性。
因?yàn)轶w積小，功耗微弱，因而它可作為功能模塊裝入溫度測(cè)量和控制設(shè)備中，作為測(cè)溫信號(hào)到4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的變換。亦可用來(lái)作為直流毫伏信號(hào)到標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的變換。以及與計(jì)算機(jī)組成巡檢系統(tǒng)，均十分方便。
2)主要技術(shù)指標(biāo)
3)接線圖:
一體化二線制溫度變送器接線圖見(jiàn)圖3
4)應(yīng)用
按照使用現(xiàn)場(chǎng)的不同要求，一體化二線制變送器配制方式可有以下幾種形式，見(jiàn)圖4。
當(dāng)采用非隔離式時(shí)，直流供電電源可并聯(lián)供電，見(jiàn)圖5。供電電壓大小由負(fù)載大小來(lái)決定，其關(guān)系見(jiàn)圖6。
當(dāng)采用隔離形式，使用配電器或安全柵供電時(shí)，接線見(jiàn)圖7。
一體化二線制變送器輸出信號(hào)亦可用電流表或數(shù)顯表直接指示，見(jiàn)圖8。還可以與計(jì)算機(jī)組成巡回檢測(cè)系統(tǒng)見(jiàn)圖9。