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                                    熱電阻的接線,安裝及測量

                                    日期:2019-08-09 11:31:23    瀏覽次數:    操作:返回列表

                                    接線方式

                                    熱電阻是把溫度變化轉換為電阻值變化的一次元件,
                                    通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計算機控制裝置或者其它一次儀表上。工業用熱電阻安裝在生產現場,與控制室之間存在一定的距離,因此熱電阻的引線對測量結果會有較大的影響。 

                                    目前熱電阻的引線主要有三種方式:

                                    二線制:在熱電阻的兩端各連接一根導線來引出電阻信號的方式叫二線制:這種引線方法很簡單,但由于連接導線必然存在引線電阻r,r大小與導線的材質和長度的因素有關,因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合

                                    三線制:在熱電阻的根部的一端連接一根引線,另一端連接兩根引線的方式稱為三線制,這種方式通常與電橋配套使用,可以較好的消除引線電阻的影響,是工業過程控制中的很常用的。

                                    四線制:在熱電阻的根部兩端各連接兩根導線的方式稱為四線制,其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I,把R轉換成電壓信號U,再通過另兩根引線把U引至二次儀表?梢娺@種引線方式可完全消除引線的電阻影響,主要用于高精度的溫度檢測。

                                    熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導線電阻引起的測量誤差。這是因為測量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個橋臂電阻,其連接導線(從熱電阻到中控室)也成為橋臂電阻的一部分,這一部分電阻是未知的且隨環境溫度變化,造成測量誤差。采用三線制,將導線一根接到電橋的電源端,其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上,這樣消除了導線線路電阻帶來的測量誤差。

                                    安裝方法

                                    安裝要求

                                    對熱電阻的安裝,應注意有利于測溫準確,安全可靠及維修方便,
                                    而且不影響設備運行和生產操作。要滿足以上要求,在選擇對熱電阻的安裝部位和插入深度時要注意以下幾點:

                                    1、為了使熱電阻的測量端與被測介質之間有充分的熱交換,應合理選擇測點位置,盡量避免在閥門,彎頭及管道和設備的死角附近裝設熱電阻。

                                    2、帶有保護套管的熱電阻有傳熱和散熱損失,為了減少測量誤差,熱電偶和熱電阻應該有足夠的插入深度:

                                    1)對于測量管道中心流體溫度的熱電阻,一般都應將其測量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)。如被測流體的管道直徑是200毫米,那熱電阻插入深度應選擇100毫米;

                                    2)對于高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度),為了減小保護套對流體的阻力和防止保護套在流體作用下發生斷裂,可采取保護管淺插方式或采用熱套式熱電阻。淺插式的熱電阻保護套管,其插入主蒸汽管道的深度應不小于75mm;熱套式熱電阻的標準插入深度為100mm。

                                    3)假如需要測量是煙道內煙氣的溫度,盡管煙道直徑為4m,熱電阻插入深度1m即可。

                                    4)當測量原件插入深度超過1m時,應盡可能垂直安裝,或加裝支撐架和保護套管。

                                    安裝注意

                                    1、熱電阻應盡量垂直裝在水平或垂直管道上,
                                    安裝時應有保護套管,以方便檢修和更換。

                                    2、測量管道內溫度時,元件長度應在管道中心線上(即保護管插入深度應為管徑的一半)。

                                    3、溫度動圈表安裝時,開孔尺寸要合適,安裝要美觀大方。

                                    4、高溫區使用耐高溫電纜或耐高溫補償線。

                                    5、要根據不同的溫度選擇不同的測量元件。一般測量溫度小于400℃時選擇熱電阻。

                                    6、接線要合理美觀,表針指示要正確。

                                    測量方法

                                    熱電阻溫度計的原理是利用導體或半導體的電阻隨溫度變化這一特性。
                                    熱電阻溫度計的主要優點有:測量精度高,復現性好;有較大的測量范圍,尤其是在低溫方面;易于使用在自動測量中,也便于遠距離測量。同樣,熱電阻也有缺陷,在高溫(大于850℃)測量中準確性不好;易于氧化和不耐腐蝕。

                                    目前,用于熱電阻的材料主要有鉑、銅、鎳等,采用這些材料主要是它們在常用溫度段的溫度與電阻的比值是線性關系,我們這里主要介紹鉑電阻溫度計。

                                    鉑是一種貴金屬,它的物理化學性能很穩定,尤其是耐氧化能力很強,它易于提純,有良好的工藝性,可以制成極細的鉑絲,與銅,鎳等金屬相比,有較高的電阻率,復現性高,是一種比較理想的熱電阻材料,缺點是電阻溫度系數較小,在還原介質中工作易變脆,價格也較貴。鉑的純度通常用電阻比來表示: W(100)=R100/R0

                                    R100表示100℃時的電阻值;R0表示0℃時的電阻值

                                    根據IEC標準,采用W(100)=1.3850 初始電阻值為R0=100Ω(R0=10Ω)的鉑電阻為工業用標準鉑電阻,R0=10Ω的鉑電阻溫度計的阻絲較粗,主要應用于測量600℃以上的溫度。鉑電阻的電阻與溫度方程為一分段方程:

                                    Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100℃)t3] t 表示在-200~0℃

                                    Rt=R0(1+At+Bt2) t表示在0~850℃

                                    解此方程,則可根據電阻值已知溫度值,但實際工作中,可以查熱電阻分度表來根據電阻值確定溫度值。

                                    根據標準規定,鉑熱電阻分為A級和B級,A級測溫允許誤差±(0.15℃+0.002|t|), B級測溫允許誤差±(0.3℃+0.005|t|)。

                                    現場使用的熱電阻一般都是鎧裝熱電阻,它是由熱電阻體、絕緣材料、保護管組成,熱電阻體和保護管焊接一起,中間填充絕緣材料,這樣能夠很好的保護熱電阻體,耐沖擊,耐震,耐腐蝕。

                                    三線制鉑熱電阻測量方法:

                                    鉑熱電阻有兩線制,三線制,四線制幾種,兩線制在測量中誤差較大,已不使用,現在工業用一般是三線制的,實驗室用一般為四線制。這里主要介紹下三線制鉑熱電阻的接線。三線制鉑熱電阻是在電阻的a端并聯一個c端,從而實現電阻引出a,b,c三個接線端子,這樣,由b導線引入的測量導線本身的電阻,可以由c導線來補償,使引線電阻不隨溫度變化而引入的引線電阻誤差的影響減小很多。三線制鉑熱電阻,在二次儀表中,均有可變阻值的電橋,根據所配合的鉑熱電阻的量程不同,可以對二次儀表的電橋中的鉑熱電阻進行微調,能進行更精確的測量。

                                    熱電阻溫度計分度新方法:

                                    工業鉑電阻溫度計是一種被廣泛使用的測溫儀器。長期以來,國內外相關標準或技術規范中普遍采用CVD方程的計算方法對其進行檢定分度。但采用CVD方程檢定分度的工業鉑電阻溫度計準確度不高、穩定性低、不確定度較大,無法作為傳遞標準使用。

                                    為此,多數工業測溫領域或要求不高的實驗室只能采用精度較高的標準鉑電阻溫度計作為溯源傳遞標準,但實際工業測溫領域由于各種條件限制,標準鉑電阻溫度計無法使用,使得溫度量值傳遞和溯源在這些地方無法實現,不能開展實際的計量校準工作。

                                    對工業鉑熱電阻溫度計進行檢定分度的可行性,并與普遍采用的CVD方程給出的溫度—電阻關系計算結果相比較,進而給出二者存在的差異,探討建立精密工業鉑電阻溫度計作為傳遞標準的途徑與方法。通過對不同型號、不同廠家制造的多支工業鉑熱電阻在不同溫區分別開展研究和分析,給出每支溫度計的實驗結果、數據曲線及采用兩種不同方法分度所引起的測量誤差。

                                    實驗證明,ITS-1990國際溫標的內插方法用于工業鉑熱電阻溫度計是可行的,與CVD方程用于工業鉑電阻檢定分度的計算方法相比,具有較好的準確性和一致性。此前,意大利和加拿大的國家計量技術機構進行了采用國際溫標內插公式研究工業鉑電阻分度方法的工作。

                                    提高工業電阻測溫準確性和穩定性的傳統手段都在元件純度、封裝技術、制作流程上下功夫;則從計算方法上給出了新思路,為精密鉑電阻和工業鉑電阻在溫度量值傳遞和溯源體系的完善奠定了基礎,可廣泛應用于工業鉑電阻的測溫領域。


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