安全檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì)-熱電阻溫度傳感器設(shè)計(jì)

1、課 程 設(shè) 計(jì)課程 安全檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題目 聯(lián)合站安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器設(shè)計(jì)一 （熱電阻溫度傳感器設(shè)計(jì)） 電子工程學(xué)院 安全工程專業(yè) 安全0601班學(xué)號(hào) 200605060101 學(xué)生 李 陽(yáng) 指導(dǎo)老師 徐 竟 天 二一三年六月安全檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題 目聯(lián)合站安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器設(shè)計(jì)一（熱電阻溫度傳感器設(shè)計(jì)）學(xué)生姓名李陽(yáng)學(xué)號(hào)200605060101專業(yè)班級(jí)安全0601設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求課程設(shè)計(jì)主要完成某聯(lián)合站安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中傳感器的選型、應(yīng)用及接線等。要求運(yùn)用已學(xué)過(guò)各類傳感器的知識(shí)，完成安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中傳感器的原理、選型、廠家產(chǎn)品參數(shù)、接線等內(nèi)容，將書(shū)本傳感器的理論知識(shí)與廠家具體產(chǎn)品對(duì)應(yīng)起

2、來(lái)，使得可以真正理論聯(lián)系實(shí)際。要求熟悉相關(guān)傳感器的原理與硬件結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的步驟和方法，具有初步設(shè)計(jì)小型計(jì)算機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件方案中傳感器部分的能力。課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及基本要求如下：1.熟悉聯(lián)合站工藝流程、監(jiān)控目標(biāo)及監(jiān)控要求。2.學(xué)會(huì)常用的各種傳感器（溫度、流量、壓力、液位等）參數(shù)及使用，了解其工作原理。3.課程設(shè)計(jì)中以熱電阻溫度傳感器為主，詳細(xì)介紹所選溫度傳感器的工作原理、硬件組成、測(cè)量電路、使用時(shí)的注意事項(xiàng)。詳細(xì)介紹所選溫度傳感器的廠家產(chǎn)品參數(shù)、接線、特點(diǎn)等參數(shù)。4.完成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)，畫(huà)出原理圖。 5.課程設(shè)計(jì)時(shí)間一周，完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。起止時(shí)間2012年6月25日

3、至 2012年7月1日指導(dǎo)教師簽名 年 月 日系（教研室）主任簽名 年 月 日學(xué)生簽名 年 月 日目錄 TOC h z u t 標(biāo)題 1,2,標(biāo)題 2,3,標(biāo)題 3,4,標(biāo)題,1 HYPERLINK l _Toc359240554 1 緒論 PAGEREF _Toc359240554 h 1 HYPERLINK l _Toc359240555 1.1聯(lián)合站監(jiān)測(cè)分析 PAGEREF _Toc359240555 h 1 HYPERLINK l _Toc359240556 1.2 東仁溝聯(lián)合站的工藝流程 PAGEREF _Toc359240556 h 1 HYPERLINK l _Toc359240

4、557 1.3 東仁溝聯(lián)合站的工藝流程分析 PAGEREF _Toc359240557 h 2 HYPERLINK l _Toc359240558 1.4 東仁溝站內(nèi)的主要工藝設(shè)備 PAGEREF _Toc359240558 h 3 HYPERLINK l _Toc359240559 1.5 東仁溝聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求 PAGEREF _Toc359240559 h 3 HYPERLINK l _Toc359240560 1.6 監(jiān)控系統(tǒng)控制I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì) PAGEREF _Toc359240560 h 3 HYPERLINK l _Toc359240561 2 溫度傳感器原理與選型 PA

5、GEREF _Toc359240561 h 6 HYPERLINK l _Toc359240562 2.1 熱電阻溫度傳感器 PAGEREF _Toc359240562 h 6 HYPERLINK l _Toc359240563 工作原理 PAGEREF _Toc359240563 h 6 HYPERLINK l _Toc359240564 熱電阻類型 PAGEREF _Toc359240564 h 6 HYPERLINK l _Toc359240565 熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc359240565 h 8 HYPERLINK l _Toc359240566 2.2一體化熱電

6、偶/熱電阻 PAGEREF _Toc359240566 h 8 HYPERLINK l _Toc359240567 產(chǎn)品概況 PAGEREF _Toc359240567 h 8 HYPERLINK l _Toc359240568 一體化熱電偶/熱電阻產(chǎn)品特點(diǎn) PAGEREF _Toc359240568 h 9 HYPERLINK l _Toc359240569 一體化熱電偶/熱電阻產(chǎn)品特性 PAGEREF _Toc359240569 h 9 HYPERLINK l _Toc359240570 校驗(yàn)方法 PAGEREF _Toc359240570 h 10 HYPERLINK l _Toc359

7、240571 2.3溫度傳感器選型 PAGEREF _Toc359240571 h 10 HYPERLINK l _Toc359240572 2.3.1 SBW系列熱電偶/熱電阻溫度變送器產(chǎn)品特點(diǎn) PAGEREF _Toc359240572 h 11 HYPERLINK l _Toc359240573 技術(shù)參數(shù)： PAGEREF _Toc359240573 h 12 HYPERLINK l _Toc359240574 廠家型號(hào)代碼說(shuō)明 PAGEREF _Toc359240574 h 12 HYPERLINK l _Toc359240575 一體化熱電阻接線方式 PAGEREF _Toc3592

8、40575 h 13 HYPERLINK l _Toc359240576 一體化熱電阻測(cè)量范圍及溫差 PAGEREF _Toc359240576 h 14 HYPERLINK l _Toc359240577 3 其他傳感器選型 PAGEREF _Toc359240577 h 15 HYPERLINK l _Toc359240578 3.1 壓力變送器 PAGEREF _Toc359240578 h 15 HYPERLINK l _Toc359240579 3.2 液位計(jì) PAGEREF _Toc359240579 h 15 HYPERLINK l _Toc359240580 3.3流量計(jì) PA

9、GEREF _Toc359240580 h 17 HYPERLINK l _Toc359240581 4 結(jié)論 PAGEREF _Toc359240581 h 18 HYPERLINK l _Toc359240582 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc359240582 h 19 HYPERLINK l _Toc359240583 附錄 PAGEREF _Toc359240583 h 201 緒論聯(lián)合站工藝是油田原油集輸生產(chǎn)中最重要的生產(chǎn)工藝過(guò)程，它是集油水分離、污水處理、原油及天然氣集輸?shù)榷鄠€(gè)工藝系統(tǒng)為一體的綜合性生產(chǎn)過(guò)程，主要包括輸油脫水、污水淺處理、污水深處理、注水、鍋爐和配電等生產(chǎn)崗位

10、或工藝環(huán)節(jié)。目前，各大油田聯(lián)合站生產(chǎn)工藝過(guò)程的控制主要有人工監(jiān)測(cè)控制、常規(guī)儀表自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制、計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制等三種方法。計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制是從上世紀(jì)七十年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種功能強(qiáng)大的現(xiàn)代工業(yè)過(guò)程控制方法。它采用計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化儀表相結(jié)合，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種工藝參數(shù)進(jìn)行處理、運(yùn)算、顯示和控制。相對(duì)于常規(guī)儀表控制，它可以提供更為復(fù)雜的控制算法，通過(guò)對(duì)各種相關(guān)參數(shù)進(jìn)行綜合分析，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)管理和優(yōu)化控制。在油田聯(lián)合站生產(chǎn)過(guò)程中，如何合理選擇、設(shè)計(jì)安全可靠和便于維護(hù)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，保證聯(lián)合站生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行和優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和安全生產(chǎn)，提高生產(chǎn)管理水平，是目前自動(dòng)化技術(shù)在油田生產(chǎn)應(yīng)用中面臨的重要課

11、題。1.1聯(lián)合站監(jiān)測(cè)分析聯(lián)合站是轉(zhuǎn)油站的一種，但由于其功能較多，在油田上普遍存在。站內(nèi)包括有原油處理系統(tǒng)，轉(zhuǎn)油系統(tǒng)，原油穩(wěn)定系統(tǒng)，污水處理系統(tǒng)，注水系統(tǒng)，天然氣處理系統(tǒng)等。它是油氣集中處理聯(lián)合作業(yè)站的簡(jiǎn)稱。主要包括油氣集中處理（原油脫水、天然氣凈化、原油穩(wěn)定、輕烴回收）等、油田注水、污水處理、供變電和輔助生產(chǎn)設(shè)施等部分。 本設(shè)計(jì)以靖邊采油廠東仁溝聯(lián)合站為例。聯(lián)合站（庫(kù)）設(shè)有輸油，脫水，污水處理，注水，化驗(yàn)，變電，鍋爐等生產(chǎn)裝置，主要作用是通過(guò)對(duì)原油的處理，達(dá)到三脫(原油脫水，脫鹽，脫硫；天然氣脫水，脫油；污水脫油)三回收（回收污油，污水，輕烴），出四種合格產(chǎn)品（天然氣，凈化油，凈化污水，輕烴）

12、以及進(jìn)行商品原油的外輸。聯(lián)合站是高溫，高壓，易燃，易爆的場(chǎng)所，是油田一級(jí)要害場(chǎng)所。安全生產(chǎn)就要對(duì)聯(lián)合站進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控。1.2 東仁溝聯(lián)合站的工藝流程聯(lián)合站的主要工藝流程包括有來(lái)車卸油、管輸進(jìn)站、油氣分離、原油沉降脫水、存儲(chǔ)和汽車?yán)屯怃N等。原油先經(jīng)過(guò)換熱器進(jìn)行加熱，在經(jīng)過(guò)四相分離器，進(jìn)行油、水、氣分離。分離出來(lái)的水經(jīng)過(guò)摻水泵注井；油水混合物經(jīng)過(guò)外輸泵、熱交換器進(jìn)行下一次分離；稠油經(jīng)過(guò)脫水器、稠油泵匯集、運(yùn)輸。圖1-1 東仁溝聯(lián)合站的工藝流程圖1.3 東仁溝聯(lián)合站的工藝流程分析（1）分離器流程從各個(gè)采油隊(duì)輸送過(guò)來(lái)的原油首先通過(guò)計(jì)量器計(jì)量后又進(jìn)入聯(lián)合站的油氣水三相分離器，在這里實(shí)現(xiàn)氣體和液體的分離

13、。原油從分離器一端進(jìn)入，然后天然氣從另一端上部流出進(jìn)行天然氣外輸，而油水混合的液體從下部流出進(jìn)入一次沉降罐。（2）油罐區(qū)流程油罐區(qū)的儲(chǔ)罐主要的任務(wù)是進(jìn)行油水分離，由一次沉降罐、二次沉降罐、凈化油罐組成，分離器將油水混合液體輸入一次沉降罐，一次沉降罐分離出大部分的原油，并把部分天然氣再行收集，而將水輸?shù)轿鬯畢^(qū)，進(jìn)行污水處理。經(jīng)過(guò)一次沉降罐的原油流入二次沉降罐繼續(xù)進(jìn)行油水分離，這之后的原油已經(jīng)含水很少了，然后原油進(jìn)入加熱爐加熱和脫水器脫水。經(jīng)過(guò)加熱和脫水后的原油進(jìn)入凈化油罐，等待外輸。（3）加熱爐流程從油罐區(qū)二次沉降罐輸送過(guò)來(lái)的原油在這里經(jīng)過(guò)加熱，以利于原油的輸送，然后送到脫水器脫水。（4）原油外

14、輸流程經(jīng)過(guò)加熱和脫水處理的原油含水已經(jīng)很少，通過(guò)原油外輸泵將原油輸送出聯(lián)合站。污水處理工藝流程。在這一流程里，從一次沉降罐過(guò)來(lái)的污水首先進(jìn)入緩沖罐，將含有的殘留天然氣進(jìn)行收集，然后經(jīng)過(guò)加藥泵進(jìn)行加藥處理，再進(jìn)入過(guò)濾罐過(guò)濾，最后將經(jīng)過(guò)處理的污水輸出。1.4 東仁溝站內(nèi)的主要工藝設(shè)備表1-1 設(shè)備裝備表編 號(hào)名 稱單 位數(shù) 量1四相分離器具12原油沉降罐座43脫水泵臺(tái)14熱交換器臺(tái)15脫水器具16凈化油罐座17外輸泵臺(tái)28污水緩沖罐座19加藥泵臺(tái)110過(guò)濾罐座1以上羅列的設(shè)備基本可以滿足聯(lián)合站正常工作需要。1.5 東仁溝聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求根據(jù)本聯(lián)合站的工藝要求，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)要包括以下幾個(gè)內(nèi)容

15、：1）三相分離器油、水室的液位、溫度、壓力顯示及報(bào)警；2）三相分離器油室、水室液位的恒定控制；3）脫水泵、加藥泵、外輸泵的啟、?？刂?；4）2臺(tái)換熱器前后液體的溫度；5）加藥泵、脫水泵進(jìn)、出口壓力顯示以及低壓報(bào)警；6）兩臺(tái)外輸泵進(jìn)、出口壓力顯示以及低壓報(bào)警；7）監(jiān)測(cè)脫水器、過(guò)濾罐、緩沖罐的液位顯示及報(bào)警；1.6 監(jiān)控系統(tǒng)控制I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì) 聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)I/O變量表如下圖1-2。表1-2 油田聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)I/O變量表序號(hào)設(shè)備名稱總點(diǎn)數(shù)控制要求AIAODIDO11個(gè)四相分離器8水室的液位、溫度、壓力3油室的液位、溫度、壓力3油、水室液位恒定控制221個(gè)脫水泵5泵的前后的壓力、流量2控制各個(gè)泵的啟

16、、停1泵運(yùn)行狀況顯示132個(gè)外輸泵10泵的前后的壓力、流量6控制各個(gè)泵的啟、停2泵運(yùn)行狀況顯示241個(gè)加藥泵4泵的前后的壓力2控制各個(gè)泵的啟、停1泵運(yùn)行狀況顯示151個(gè)換熱器2換熱器前后混合液的溫度261個(gè)脫水器2脫水器的液位、溫度274個(gè)沉降罐8沉降罐的液位、溫度88凈化油罐2凈化油罐的液位、溫度29過(guò)濾罐2過(guò)濾罐的液位、溫度210污水緩沖罐2污水緩沖罐的液位、溫度2合計(jì) =SUM(ABOVE) 4532244在此設(shè)備基與控制要求基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)各個(gè)模擬點(diǎn)數(shù)。由于點(diǎn)數(shù)較多在此只列舉5個(gè)模擬量參數(shù)。表1-3 模擬量I/O點(diǎn)參數(shù)表I/O位號(hào)變量名稱變量說(shuō)明I/O類型工程單位信號(hào)類型量程上限量程下限報(bào)警

17、上限報(bào)警下限偏差報(bào)警正常值1-1SSYW四相分離器水室的液位AImmA9081141-2SSWD四相分離器水室的溫度AImA1000803010501-3SSYL四相分離器水室的壓力AIMPamA10.10.90.20.10.41-4YSYW四相分離器油室的液位AImmA9081141-5YSWD四相分離器油室的溫度AImA10008002560表1-4為聯(lián)合站現(xiàn)場(chǎng)物理量總統(tǒng)計(jì)表。表1-4 油田聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)物理量總表序號(hào)物理量總點(diǎn)數(shù)參數(shù)個(gè)數(shù)備注1溫度80-200 2-50-10022液位70-5m30-8m20-12m23流量20-10m3/h24壓力80-100KPa20-1MPa6合

18、計(jì)252 溫度傳感器原理與選型2.1 熱電阻溫度傳感器利用熱電阻和熱敏電阻的溫度系數(shù)制成的溫度傳感器，均稱為熱電阻溫度傳感器。工業(yè)上廣泛利用熱電阻來(lái)測(cè)量-200500范圍內(nèi)的溫度。熱電偶由電阻體、保護(hù)套管和接線盒等部分組成。作為測(cè)量用的熱電阻應(yīng)具有下述要求：電阻溫度系數(shù)要盡可能大和穩(wěn)定，電阻率大，電阻與溫度變化關(guān)系最好成線性，在整個(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)。2.1.1工作原理大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻具有隨溫度變化的特性，其特性方程如下： （2-1）式中t表示任意絕對(duì)溫度時(shí)金屬的電阻值；0表示基準(zhǔn)狀態(tài)t0時(shí)的電阻值；是熱電阻的溫度系數(shù)（1/）。對(duì)于絕大多數(shù)金屬導(dǎo)體，并不是一個(gè)常數(shù)，而是有

19、關(guān)溫度的函數(shù)，但在一定的溫度范圍內(nèi)，可近似地看成一個(gè)常數(shù)。不同的金屬導(dǎo)體，保持常數(shù)所對(duì)應(yīng)的溫度范圍也不同。一般選作感溫電阻的材料必須滿足如下要求：電阻溫度系數(shù)要高，這樣在同樣條件下可加快熱響應(yīng)速度，提高靈敏度。通常純金屬的溫度系數(shù)比合金大，一般均采用純金屬材料。在測(cè)溫范圍內(nèi)，化學(xué)、物理性能穩(wěn)定，以保證熱電阻的測(cè)溫準(zhǔn)確性。具有良好的輸出特性，即在測(cè)溫范圍內(nèi)電阻與溫度之間必須有線性或接近線性的關(guān)系。 具有比較高的電阻率，以減小熱電阻的體積和重量。 具有良好的可加工性，且價(jià)格便宜。比較適合的材料有鉑、銅、鐵和鎳等。它們的阻值隨溫度的升高而增大，具有正溫度系數(shù)。2.1.2熱電阻類型1.鉑熱電阻（WZP

20、型號(hào)）鉑的物理、化學(xué)性能穩(wěn)定，是目前制造熱電阻的最好材料。鉑電阻主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)，廣泛應(yīng)用于溫度的基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的傳遞。它是目前測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種溫度計(jì)。鉑絲的電阻值與溫度之間的關(guān)系：在0850范圍內(nèi)為 （2-2）在-1900范圍內(nèi)為 （2-3）式中Rt為溫度為t時(shí)的電阻值；R0為溫度為0時(shí)的電阻值；t為任意溫度值；為分度系數(shù)，A=3.9080210-3-1；B為分度系數(shù)，B=5.80210-7-2；C為分度系數(shù)，C=4.273 5010-12-4。由式（2-2）和式（2-3）可見(jiàn)，0時(shí)的阻值R0十分重要，它與材質(zhì)純度和制造工藝水平有關(guān)，另一個(gè)對(duì)測(cè)溫有直接作用的因素是電阻溫度系數(shù)，即溫度每

21、變化1時(shí)阻值的相對(duì)變化量，它本身也隨溫度變化。為便于比較，常選共同的溫度范圍0100內(nèi)阻值變化的倍數(shù)，即R100/R0 的比值來(lái)比較，這個(gè)比值相當(dāng)于0100范圍內(nèi)，平均電阻系數(shù)的100倍，此值越大越靈敏。鉑熱電阻中的鉑絲純度用電阻比W（100）表示，即 （2-4）式（2-4）中R100為鉑熱電阻在100時(shí)的電阻值；R0為鉑熱電阻在0時(shí)的電阻值。電阻比W（100）越大，其純度越高。按IEC標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)使用的鉑熱電阻的W（100）1.3850。目前技術(shù)水平可達(dá)到W（100）=1.3930其對(duì)應(yīng)鉑的純度為99.9995%。我國(guó)規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有R0=10和R0=100兩種，它們的分度號(hào)分別為Pt10

22、和Pt100，其中以Pt100為常用。鉑熱電阻不同分度號(hào)亦有相應(yīng)分度表，即Rtt的關(guān)系表，這樣在實(shí)際測(cè)量中，只要測(cè)得熱電阻的阻值Rt，便可從分度表上查出對(duì)應(yīng)的溫度值。由于鉑為貴金屬，因此一般用于高精度工業(yè)測(cè)量。鉑電阻主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)，廣泛應(yīng)用于溫度的基準(zhǔn)，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的重現(xiàn)性使它成為目前測(cè)溫重現(xiàn)性最好的溫度計(jì)。在一般測(cè)量精度和測(cè)量范圍較小時(shí)采用銅電阻。2.銅熱電阻（WZC型號(hào)）鉑電阻雖然優(yōu)點(diǎn)多，但價(jià)格昂貴。銅易于提純，價(jià)格低廉，電阻溫度特性線性較好。在測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合，銅電阻得到廣泛應(yīng)用。銅的電阻溫度系數(shù)大，易加工提純，其電阻值與溫度呈線性關(guān)系，價(jià)格便宜，在50150內(nèi)有很

23、好的穩(wěn)定性。但溫度超過(guò) 150后易被氧化而失去線性特性，因此，它的工作溫度一般不超過(guò)150。銅的電阻率小，要具有一定的電阻值，銅電阻絲必須較細(xì)且長(zhǎng)，則熱電阻體積較大，機(jī)械強(qiáng)度低。在-50150的溫度范圍內(nèi)，銅電阻與溫度近似呈現(xiàn)性關(guān)系，可用下式表示，即 （2-5）由于B、C比A小得多，所以可以簡(jiǎn)化為 （2-6）上式中，Rt是溫度為t時(shí)銅電阻值；R0 是溫度為0時(shí)銅電阻值；A是常數(shù)，A=4.2810-3-1。銅電阻的R0分度表號(hào)Cu50為50；Cu100為100。銅的電阻率僅為鉑的幾分之一。因此，銅電阻所用阻絲細(xì)而且長(zhǎng)，機(jī)械強(qiáng)度較差，熱慣性較大，在溫度高于100以上或侵蝕性介質(zhì)中使用時(shí)，易氧化，穩(wěn)

24、定性較差。因此，只能用于低溫及無(wú)侵蝕性的介質(zhì)中。表4-6 熱電阻新、舊分度號(hào)名稱新型舊型鉑電阻-BA1 (R0=46) (=0.00391-1)Pt100(R0=100)(=0.00385-1)BA2 (R0=100) (=0.00391-1)Pt10(R0=10)-銅電阻Cu50(R0=50)Cu100(R0=100)G(R0=53)注：1.R0一溫度為0時(shí)熱電阻電阻值。 2. 一電阻溫度系數(shù)。3.其他熱電阻近年來(lái)，對(duì)低溫和超低溫測(cè)量方面，采用了新型熱電阻。銦電阻：用99.999高純度的銦繞成電阻，可在室溫到42溫度范圍內(nèi)使用，4215溫度范圍內(nèi)，靈敏度比鉑高10倍；缺點(diǎn)是材料軟，復(fù)制性差。

25、2.1.3熱電阻傳感器的結(jié)構(gòu)熱電阻傳感器是由電阻體、絕緣管、保護(hù)套管、引線和接線盒等組成，如圖2-1所示。（a）熱電阻傳感器結(jié)構(gòu) （b）電阻體結(jié)構(gòu)1電阻體 2不銹鋼套管 3安裝固定件 4接線盒 5引線口6瓷絕緣套管 7引線端 8保護(hù)膜 9電阻絲 10心柱圖2-1 熱電阻傳感器結(jié)構(gòu)熱電阻傳感器外接引線如果較長(zhǎng)時(shí)，引線電阻的變化會(huì)使測(cè)量結(jié)果有較大誤差，為減小誤差，可采用三線式電橋連接法測(cè)量電路或四線電阻測(cè)量電路，2.2一體化熱電偶/熱電阻 2.2.1產(chǎn)品概況 帶溫度變送器熱電阻又稱一體化熱電阻，一體化熱電偶熱電阻是指在熱電偶或熱電阻的防水或隔爆接線盒內(nèi)裝入放大變送模塊（即溫度變送器），與傳感器連接

26、形成一體化，輸出標(biāo)準(zhǔn)4-20mA 電流信號(hào)或也可以輸出0-5V或1-5V的電壓信號(hào)。通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計(jì)算機(jī)等配套用，直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)程中的0度-1300度范圍內(nèi)的液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。 一體化熱電偶/熱電阻主要包括： 1）無(wú)固定裝置一體化熱電偶/熱電阻；2）固定螺紋式一體化熱電偶/熱電阻；3）活動(dòng)法蘭式一體化熱電偶/熱電阻；4）固定法蘭式一體化熱電偶/熱電阻；5）固定螺紋錐式一體化熱電偶/熱電阻；6）活絡(luò)管接頭式一體化熱電偶/熱電阻；7）直形管接頭式一體化熱電偶/熱電阻；8）固定螺紋管接頭式一體化熱電偶/熱電阻；9）活動(dòng)螺紋管接頭式一體化熱電偶/熱電阻。2.2.

27、2一體化熱電偶/熱電阻產(chǎn)品特點(diǎn)二線制輸出420mA，抗干擾能力強(qiáng)；節(jié)省補(bǔ)償導(dǎo)線及安裝溫度變送器費(fèi)用；測(cè)量范圍大；冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償，非線性校正電路。熱電阻在工作狀態(tài)下所測(cè)得的電阻的變化，經(jīng)過(guò)溫度變送器的電橋產(chǎn)生不平衡信號(hào)，經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換成為420mA的直流電信號(hào)給工作儀表，工作儀表便顯示出所對(duì)應(yīng)的溫度值。產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：IEC584 IEC751 JB/T7391-1994。2.2.3一體化熱電偶/熱電阻產(chǎn)品特性 1）輸出信號(hào)：420mA，負(fù)載電阻250 、傳輸導(dǎo)線電阻1002）輸出方法：二線制3）允差等級(jí)：.54）供電電源：24V.DC10%5）防護(hù)等級(jí)：IP656）絕緣電阻：儀表輸出接線端子與外

28、殼之間的絕緣電阻應(yīng)不小于507）熱響應(yīng)時(shí)間：當(dāng)溫度出現(xiàn)階躍變化時(shí)，儀表的電流輸出信號(hào)變化至相當(dāng)于該階躍變化的50%所需的時(shí)間，通常以0.5表示，當(dāng)溫度變送器的階躍響應(yīng)穩(wěn)定時(shí)間不超過(guò)熱電偶（阻）熱響應(yīng)穩(wěn)定時(shí)間0.5的五分之一時(shí)，則用熱電偶（阻）熱響應(yīng)時(shí)間作為儀表的熱響應(yīng)時(shí)間。當(dāng)溫度變送器的階躍響應(yīng)穩(wěn)定時(shí)間不超過(guò)熱電偶（阻）熱響應(yīng)穩(wěn)定時(shí)間0.5二分之一時(shí)，則用溫度變送器熱響應(yīng)時(shí)間作為儀表的熱響應(yīng)時(shí)間。8）基本誤差：儀表的基本誤差應(yīng)不超過(guò)熱電偶（阻）和溫度變送器基本誤差的合成誤差。2.2.4校驗(yàn)方法機(jī)電一體化溫度變送器安裝的環(huán)境必須是在-20-+70內(nèi)，當(dāng)周圍環(huán)境溫度太高時(shí)，SBWZ/R信號(hào)轉(zhuǎn)換器和

29、顯示模塊可以與熱電阻或熱電偶分離安裝。配有分離安裝變送器的專用防爆盒。用于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所時(shí)，請(qǐng)注意防爆標(biāo)志與防護(hù)等級(jí)。加電前，請(qǐng)仔細(xì)檢查電源的正負(fù)極性，不能接錯(cuò)，否則可能造成不可知的后果。SBW信號(hào)轉(zhuǎn)換器模塊用環(huán)氧樹(shù)脂灌封固化，以加強(qiáng)其防震性能，并防濕、防腐、防潮。溫度變送器使用六個(gè)月后需進(jìn)行校驗(yàn)。1. 熱電阻溫度變送器校驗(yàn)方法1）設(shè)備要求：數(shù)字電壓表一臺(tái)；2）按系統(tǒng)連接方法接線；3）根據(jù)變送器銘牌上標(biāo)明的傳感器和量程范圍，輸入相應(yīng)的阻值，使輸出為1V和5V（可分別調(diào)整零點(diǎn)電位器和滿度電位器）；4）按量程十等分點(diǎn)輸入各電阻值，檢查各溫度輸出是否符合精度范圍；5）按說(shuō)明書(shū)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)符合技

30、術(shù)要求。2. 熱電偶溫度變送器校驗(yàn)方法1）設(shè)備要求：數(shù)字電壓表一臺(tái)；2）按系統(tǒng)連接方法接線；3）根據(jù)變送器銘牌上標(biāo)明的傳感器和量程范圍，輸入相應(yīng)的阻值，使輸出分別為1V和5V（可分別調(diào)整零點(diǎn)電位器和滿度電位器）；4）按量程十等分點(diǎn)輸入各電勢(shì)值，檢查各溫度輸出是否符合精度范圍；5）按說(shuō)明書(shū)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)符合技術(shù)要求。2.3溫度傳感器選型本次設(shè)計(jì)溫度變送器采用的是重慶川儀SBWR一體化溫度變送器。重慶川儀SBWR系列帶裝配熱電偶溫度變送器是DDZ-S系列儀表中的現(xiàn)場(chǎng)安裝式溫度變送單元。它采用二線制傳送方式（電源與信號(hào)輸出為二根公用導(dǎo)線），輸出與被測(cè)溫度成線性的4-20mA電流信號(hào)。變送器可以

31、安裝于熱電偶、熱電阻的接線盒內(nèi)與之形成一體化結(jié)構(gòu)，也可單獨(dú)安裝于儀表盤內(nèi)作轉(zhuǎn)換單元。作為新一代測(cè)溫儀表，可廣泛應(yīng)用于石油、化工、紡織、冶金、機(jī)電、電力、航空、食品加工、醫(yī)學(xué)工程等工業(yè)和科研領(lǐng)域，進(jìn)行自動(dòng)化溫度檢測(cè)、變送和控制。1SBWR系列熱電偶溫度變送器優(yōu)點(diǎn)1）工作環(huán)境溫度寬：-25-85，-30-120。2）具有高精度冷端補(bǔ)償電路、全溫度范圍絕對(duì)誤差0.5（S熱電偶0.8）。3）先進(jìn)的非線性校正電路，輸出信號(hào)與被測(cè)溫度成線性關(guān)系。4）內(nèi)帶漂移自校正系統(tǒng)，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)保證測(cè)量精度。5）附有特殊的控?zé)釞C(jī)構(gòu)，有效的控制熱傳導(dǎo)作用。6）采用環(huán)氧樹(shù)脂封裝，耐腐蝕，抗震性好，可靠性高。7）應(yīng)用

32、面廣，既可與熱電偶、熱電阻形成一體化現(xiàn)場(chǎng)安裝機(jī)構(gòu)，也可作為功能模安裝在檢測(cè)設(shè)備中。8）獨(dú)有的抗干擾電路設(shè)計(jì)、保證變送器在受到各種干擾下能夠安全可靠的工作，特別具有抗電磁干擾單元，適宜于現(xiàn)代電磁污染嚴(yán)重的環(huán)境。2SBWR系列熱電偶溫度變送器工作原理變送器電路模塊由放大單元、線性化單元、電壓/電流轉(zhuǎn)換、自校正電路、電壓調(diào)整單元和反向保護(hù)電路等組成，對(duì)以熱電偶為測(cè)溫元件的變送器還包括有冷端補(bǔ)償器，以熱電阻為測(cè)溫元件的還包括有R/V變換單元。2. SBWR系列熱電偶溫度變送器主要技術(shù)指標(biāo)：1）基本誤差：0.1%FS、0.2%FS、0.5%FS。2）環(huán)境溫度變化影響：0.2級(jí)：0.02%FS/;0.5級(jí)

33、：0.05%FS/3）輸出信號(hào)：4-20mA;電源、輸出二線制傳輸; 4）負(fù)載電阻：0-6005）供電電源：12-36VDC，本安型溫度變送器通過(guò)安全棚的供電電源為22-34 VDC。6）工作環(huán)境： = 1 * GB3 環(huán)境溫度：-25-85（普通型溫度變送器）；環(huán)境溫度：-30-120（高溫環(huán)境溫度變送器）；環(huán)境溫度：-20-60（防爆型溫度變送器）； = 2 * GB3 相對(duì)濕度：5-95%RH，無(wú)冷凝 2.3.1 SBW系列熱電偶/熱電阻溫度變送器產(chǎn)品特點(diǎn)1）采用硅橡膠或環(huán)氧樹(shù)脂密封結(jié)構(gòu)，因此耐震、耐濕、適合在惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境安裝使用。2）現(xiàn)場(chǎng)安裝在熱電阻的接線盒內(nèi)使用，直接輸出4-20m

34、A、0-10mA的輸出信號(hào)。這樣既節(jié)約了昂貴的補(bǔ)償導(dǎo)線費(fèi)用，又提高了信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸過(guò)程中的抗干擾能力；3）熱電阻變送器具有冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償功能；4）精度高、功耗低，使用環(huán)境溫度范圍寬，工作穩(wěn)定可靠；5）適用范圍廣、既可以與熱電偶、熱電阻形成一體化現(xiàn)場(chǎng)安裝結(jié)構(gòu)，也可以作為功能模塊安裝在檢測(cè)設(shè)備中和儀表盤上使用；6）智能型溫度變送器可通過(guò)HART調(diào)制解調(diào)器與上位機(jī)通訊或與手持器和PC機(jī)對(duì)變送器的型號(hào)、分度號(hào)、量程進(jìn)行遠(yuǎn)程信息管理、組態(tài)、變量監(jiān)測(cè)、校準(zhǔn)和維護(hù)功能；7）智能型溫度變送器可按用戶實(shí)際需要調(diào)整變送器的顯示方向，并顯示變送器所測(cè)的介質(zhì)溫度、傳感器值的變化、輸出電流和百分比例。技術(shù)參數(shù)1）輸入

35、信號(hào)：熱電偶：K、E、J、B、S、T、N。熱電阻：Pt100、Cu50、Cu100（三線制、四線制）。智能型溫度變送器的輸入信號(hào)可通過(guò)手持器和PC機(jī)任意設(shè)置；2）輸出信號(hào)：在量程范圍內(nèi)輸出420mA直流信號(hào)，與熱電偶或熱電阻的輸入信號(hào)成線性或與溫度成線性。智能型溫度變送器輸出420mA直流信號(hào)同時(shí)疊加符合HART標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議通信；隔離式溫度變送器：輸入與輸出相隔離，隔離電壓500V，增加了抗共模干擾能力，更適合與計(jì)算機(jī)連網(wǎng)使用；3）基本誤差：0.5%FS、0.2%FS、智能型0.2%FS；4）接線方式：二線制、三線制、四線制；5）顯示方式：四位LCD顯示現(xiàn)場(chǎng)溫度，智能型四位LCD可通過(guò)PC機(jī)或手持

36、器設(shè)定使之顯示現(xiàn)場(chǎng)溫度、傳感器值、輸出電流和百分比例中的任一種參數(shù)；6）工作電壓：普通型號(hào)12V-35V，智能型12V-45V，額定工作電壓為24V7）允許負(fù)載電阻：500（24VDC供電）；極限負(fù)載電阻R（max）=50(Vmin-12),例如在額定工作電壓24V時(shí)，負(fù)載電阻可在0-600范圍內(nèi)選擇使用。8）工作環(huán)境：a. 環(huán)境溫度-25-+80（常規(guī)型） -25-+70（數(shù)顯型） -25-+75（智能型）；b. 相對(duì)濕度：5%-95%；c. 機(jī)械振動(dòng)f50Hz, 振幅0.15mm；d. 無(wú)腐蝕氣體或類似的環(huán)境；9）環(huán)境影響系數(shù)：0.05%/。 圖2-2 內(nèi)置式一體式溫度變送器 圖2-3 導(dǎo)

37、軌式分離式溫度變送器2.3.3廠家型號(hào)代碼說(shuō)明SBW溫度變送器類別R熱電偶Z熱電阻傳感器1熱電阻適配Pt1002熱電阻適配Cu1003熱電阻適配Cu508用戶自定電路類別0隔離型1非隔離型安裝方式0常規(guī)型1專用型2掛壁型3導(dǎo)軌型溫度變送器0常規(guī)型1智能型2數(shù)顯型3指針型4智能數(shù)顯型5智能指針型6帶HART協(xié)議型一體化熱電阻接線方式一體化熱電偶/熱電阻接線方式：如下圖圖2-4 一體化熱電阻原型圖2-4 體式溫度變送器接線方式1圖2-5 內(nèi)置式一體式溫度變送器接線方式2一體化熱電阻測(cè)量范圍及溫差 型號(hào)分度號(hào)測(cè)量范圍精度等級(jí)允差值WZPBPt100-200+500A級(jí)(0.15+0.002|t|)B

38、級(jí)(0.30+0.005|t|)WZCBCu50， Cu100-50+100(0.30+0.005|t|)3 其他傳感器選型3.1 壓力變送器本次設(shè)計(jì)壓力變送器采用的是重慶橫河川儀公司EJA530A-EBS7N-02NN系列的智能壓力變送器。智能型壓力變送器除了具有自檢和自診斷的標(biāo)準(zhǔn)功能以外，還可對(duì)多種附加功能進(jìn)行組態(tài)。其附加功能主要有：自由確定變送函數(shù)，報(bào)警計(jì)數(shù)，最大值顯示，信號(hào)限值的示值存貯等。數(shù)字顯示表可對(duì)測(cè)量值所構(gòu)成的物理量、百分值及電流進(jìn)行顯示。該型號(hào)的智能壓力變送器測(cè)量準(zhǔn)確度高，測(cè)量誤差小，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，體積小，安裝簡(jiǎn)便，不僅可用于各類工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中差壓、壓力、絕對(duì)壓力的測(cè)量，而且也可應(yīng)用于各類計(jì)算機(jī)、集散系統(tǒng)中，作為壓力、液位等工業(yè)參數(shù)的測(cè)量?jī)x表。圖3-1 智能型壓力變送器技術(shù)參數(shù)：1）測(cè)量介質(zhì)：伴生氣；介質(zhì)密度：0.7kg/m3；介質(zhì)溫度：最大50；2）測(cè)量范圍：0-0.9MPa；防爆等級(jí)：ExdII BT4；3）輸出信號(hào)：4-20mA DC（二線制）；4）電氣接口：1/2NPT（F）；過(guò)程接口：1 /2N