鍋爐過熱蒸汽溫度傳感器設(shè)計(jì)

1、蒸汽鍋爐出口過熱蒸汽溫度傳感器設(shè)計(jì)作者：XXX（單位：XXXXXXXXXX）摘 要：本文是針對(duì)鍋爐過熱蒸汽溫度傳感器分析和設(shè)計(jì)。測(cè)量采用鉑式熱電阻的組成電路，以滿足工業(yè)上對(duì)測(cè)量過熱蒸汽 的要求，包括其傳感器的輸出范圍，線性度，靈敏度要求等關(guān)鍵詞：熱電阻溫度傳感器，過熱蒸汽，鍋爐。Abstract : This article is in view of the boiler superheated steam temperature sensor analysis and design.Measurement using platinum thermal resistance of circu

2、it, to meet the demand of the industry to measure the superheated steam, including its sensor output range, linearity, sensitivity requirements, etc。Key W0rds ： Thermal resistance temperature sensor ,Superheated steam , The boiler1引言:鍋爐是石油化工、發(fā)電等工業(yè)過程必不可少的 重要?jiǎng)恿υO(shè)備，它所產(chǎn)生的高壓過熱蒸汽既可作為 驅(qū)動(dòng)透平的動(dòng)力源，又可作為精餾、干燥、反應(yīng)、

3、 加熱等過程的熱源。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大， 作為動(dòng)力和熱源的過濾，也向著大容量、高參數(shù)、 高效率的方向發(fā)展。而在一些反應(yīng)器有特殊的溫度 要求的場(chǎng)合，就要對(duì)鍋爐的出口蒸汽溫度進(jìn)行控制， 但控制過熱蒸汽的出口溫度就缺少不了對(duì)過熱蒸汽 出口溫度的測(cè)量，本文主要介紹了對(duì)鍋爐過熱蒸汽 出口溫度的測(cè)量傳感器的設(shè)計(jì)。2原理：2.1:鍋爐設(shè)備介紹燃料與空氣按照一定比例送入鍋爐燃燒室燃 燒，生成的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸 汽，形成中產(chǎn)生的煙氣，除將飽和蒸汽變成過熱蒸 汽外，還經(jīng)省煤一點(diǎn)觀其文的過熱蒸汽，在匯集到 蒸汽母管。過熱蒸汽經(jīng)負(fù)荷設(shè)備控制，供給負(fù)荷設(shè) 備用，于此同時(shí)，燃燒過程器預(yù)熱鍋爐給水

4、和空氣 預(yù)熱器預(yù)熱空氣，最后經(jīng)引風(fēng)送往煙囪，排入大氣 。其產(chǎn)生的過熱蒸汽溫度根據(jù)用途不同大致范圍為 25060002.2:熱電阻及其測(cè)溫原理在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適用于測(cè)最00C以上的 較高溫度。對(duì)于500C以下的中、低溫度，熱電偶的 輸出的熱電勢(shì)很小，這對(duì)二次儀表的放大器、抗干擾 措施等的要求就很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量;而且 ，在較低溫區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對(duì)誤差*年*年*月2.2.1熱電阻的測(cè)溫原理與熱電偶的測(cè)溫原理不同的是，熱電阻是基于電阻的 熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的，即電阻體的阻值隨溫度的變 化而變化的特性。因此，只要測(cè)量出感溫?zé)犭娮璧淖?值變化，就可以測(cè)量出溫度。目前主要有金

5、屬熱電阻 和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。金屬熱電阻的電阻值和溫 度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即Rt=Rt01+a (t-t0)式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值；Rt0為溫度t0 (通常t0=0 C)時(shí)對(duì)應(yīng)電阻值；a為溫度系數(shù)。半導(dǎo)體熱敏電 阻的阻值和溫度關(guān)系為Rt=AeB/t式中Rt為溫度為t時(shí)的阻值；A、B取決于半導(dǎo)體材料 的結(jié)構(gòu)的常數(shù)。相比較而言，熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電 阻值更高(通常在數(shù)千歐以上)，但互換性較差，非 線性嚴(yán)重，測(cè)溫范圍只有-50300C左右，大量用于 家電和汽車用溫度檢測(cè)和控制金屬熱電阻一般適用 于-200500C范圍內(nèi)的溫度測(cè)量，其特點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確 、穩(wěn)定性好、性能可

6、靠，在程控制中的應(yīng)用極其廣泛熱電阻測(cè)溫原理及材料：熱電阻測(cè)溫是基于金 屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn) 行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目 前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用甸、 鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。1、鉑熱電阻的溫 度特性在0850C范圍內(nèi)：Rt= (1+At+Bt2)在-2000C范圍內(nèi)：Rt= (1+At+Bt2+C(tT00)t3)式中A、B、C的系數(shù)各為：A=3.90802X10-3C-1 ； B=-5.802X 10-7C-2 C=-4.27350X 10-12C-4 鉑 電阻阻值與溫度的分度關(guān)系由上兩式?jīng)Q定其溫度與 電阻關(guān)系見下圖22、銅熱電

7、阻的溫度特性 在-50150C范圍內(nèi)：Rt= (1+At+Bt2+Ct3)式中 A=4.28899X10-3C-1； B=-2.133X 10-7C-2 ；C=1.233X 10-9C-3 銅電阻和溫度的分度關(guān)系由 上式?jīng)Q定，鉑熱電阻和銅熱電阻的技術(shù)性能見表材料1E使用很 用 e200-960-50-150電阻率0.09S1-0.1060.017田度杲0.003850.D0428化學(xué)穩(wěn) 正.忤在氧化介質(zhì)中穩(wěn) 定：不曲再升原介 質(zhì)中使用.尤其在 高溫環(huán)境下IDOL 總 氧化攔住特性近于戲性，性 能耗定.精度高線性較好,價(jià)格 怯廉,體積大使用我高溫度的測(cè)T.可作標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫適用賴量低溫、 無水、工腐性

8、，： j 1B表1熱電阻的主要技術(shù)性能目前熱電阻的引線主要有三種方式1二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引 出電阻信號(hào)的方式叫二線制：這種引線方法很簡(jiǎn)單， 但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的*年*月材質(zhì)和長(zhǎng)度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于時(shí)，從引線的兩端對(duì)引線進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在兩根引線參數(shù)測(cè)量精度較低的場(chǎng)合致的前提下，要知道其中一根的狀況，至少需要增2三線制：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 加一根導(dǎo)線，用來將測(cè)量引線中的一根的現(xiàn)場(chǎng)端連接 到儀表端。這就是熱電阻的三線制連接的由來。1電路圖如下:3.31電路圖如下:3.3后續(xù)信號(hào)處理

9、電路: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(yè)過程控制中的最常用的引線電阻。(熱電阻采用三線制，將導(dǎo)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(dǎo)線線路電阻帶來的測(cè)量誤 差。)3四線制：在熱電阻的根部?jī)啥烁鬟B接兩根 導(dǎo)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(zhuǎn)換成電壓信頃，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(cè)。接線圖如下：由帶通濾波器和放大電路，AD轉(zhuǎn)化模塊組成其通濾波器和放大電路如下圖：33實(shí)現(xiàn)方案：3.1選用熱電阻類型：由表1可知，金

10、屬鉑式熱電阻的測(cè)溫范圍為-200 960攝氏度，適用于對(duì)過熱蒸汽的測(cè)量。3.2溫度檢測(cè)電路采用三線制熱電阻測(cè)溫電路采用三線制接線的原因電阻是基本電參數(shù)之一，其阻值R可按伏安特 性定義，即R=U/I，其中U為電阻兩端的電壓，I 為流過電阻的電流或者按功率P來定義，即R=P/ (2)?？梢姕y(cè)量熱電阻必須在熱電阻兩端連接導(dǎo)線，而 導(dǎo)線的阻值以及阻值隨溫度變化的特性以及引入的 其它干擾，必然會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。而要消除這種影響 ，就必須知道引線的狀況，在對(duì)熱電阻進(jìn)行測(cè)量的同*年*月再進(jìn)過AD轉(zhuǎn)化芯片將溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字量與上位 機(jī)連接，顯示。其AD轉(zhuǎn)化芯片選ads7841 12位轉(zhuǎn)化芯片器連線如下54.結(jié)論：該方案可通過調(diào)節(jié)測(cè)溫電路的信號(hào)放大倍數(shù)來 調(diào)節(jié)輸出的電壓值以滿足后續(xù)儀表及控制器的需要， 鉑式熱電阻的測(cè)溫范圍