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热电阻的接线,安装及测量

点击次数:431 更新时间:2024-03-01

接线方式


热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件,

通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场,与控制室之间存在一定的距离,因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。 


目前热电阻的引线主要有三种方式:


二线制:在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制:这种引线方法很简单,但由于连接导线必然存在引线电阻r,r大小与导线的材质和长度的因素有关,因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合


三线制:在热电阻的根部的一端连接一根引线,另一端连接两根引线的方式称为三线制,这种方式通常与电桥配套使用,可以较好的消除引线电阻的影响,是工业过程控制中的很常用的。


四线制:在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制,其中两根引线为热电阻提供恒定电流I,把R转换成电压信号U,再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可消除引线的电阻影响,主要用于高精度的温度检测。


热电阻采用三线制接法。采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻,其连接导线(从热电阻到中控室)也成为桥臂电阻的一部分,这一部分电阻是未知的且随环境温度变化,造成测量误差。采用三线制,将导线一根接到电桥的电源端,其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上,这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。


安装方法


安装要求


对热电阻的安装,应注意有利于测温准确,安全可靠及维修方便,

而且不影响设备运行和生产操作。要满足以上要求,在选择对热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下几点:


1、为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换,应合理选择测点位置,尽量避免在阀门,弯头及管道和设备的死角附近装设热电阻。


2、带有保护套管的热电阻有传热和散热损失,为了减少测量误差,热电偶和热电阻应该有足够的插入深度:


1)对于测量管道中心流体温度的热电阻,一般都应将其测量端插入到管道中心处(垂直安装或倾斜安装)。如被测流体的管道直径是200毫米,那热电阻插入深度应选择100毫米;


2)对于高温高压和高速流体的温度测量(如主蒸汽温度),为了减小保护套对流体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂,可采取保护管浅插方式或采用热套式热电阻。浅插式的热电阻保护套管,其插入主蒸汽管道的深度应不小于75mm;热套式热电阻的标准插入深度为100mm。


3)假如需要测量是烟道内烟气的温度,尽管烟道直径为4m,热电阻插入深度1m即可。


4)当测量原件插入深度超过1m时,应尽可能垂直安装,或加装支撑架和保护套管。


安装注意


1、热电阻应尽量垂直装在水平或垂直管道上,

安装时应有保护套管,以方便检修和更换。


2、测量管道内温度时,元件长度应在管道中心线上(即保护管插入深度应为管径的一半)。


3、温度动圈表安装时,开孔尺寸要合适,安装要美观大方。


4、高温区使用耐高温电缆或耐高温补偿线。


5、要根据不同的温度选择不同的测量元件。一般测量温度小于400℃时选择热电阻。


6、接线要合理美观,表针指示要正确。


测量方法


热电阻温度计的原理是利用导体或半导体的电阻随温度变化这一特性。

热电阻温度计的主要优点有:测量精度高,复现性好;有较大的测量范围,尤其是在低温方面;易于使用在自动测量中,也便于远距离测量。同样,热电阻也有缺陷,在高温(大于850℃)测量中准确性不好;易于氧化和不耐腐蚀。


目前,用于热电阻的材料主要有铂、铜、镍等,采用这些材料主要是它们在常用温度段的温度与电阻的比值是线性关系,我们这里主要介绍铂电阻温度计。


铂是一种贵金属,它的物理化学性能很稳定,尤其是耐氧化能力很强,它易于提纯,有良好的工艺性,可以制成极细的铂丝,与铜,镍等金属相比,有较高的电阻率,复现性高,是一种比较理想的热电阻材料,缺点是电阻温度系数较小,在还原介质中工作易变脆,价格也较贵。铂的纯度通常用电阻比来表示: W(100)=R100/R0


R100表示100℃时的电阻值;R0表示0℃时的电阻值


根据IEC标准,采用W(100)=1.3850 初始电阻值为R0=100Ω(R0=10Ω)的铂电阻为工业用标准铂电阻,R0=10Ω的铂电阻温度计的阻丝较粗,主要应用于测量600℃以上的温度。铂电阻的电阻与温度方程为一分段方程:


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,则可根据电阻值已知温度值,但实际工作中,可以查热电阻分度表来根据电阻值确定温度值。


根据标准规定,铂热电阻分为和B级,允许误差±(0.15℃+0.002|t|), B级测温允许误差±(0.3℃+0.005|t|)。


现场使用的热电阻一般都是铠装热电阻,它是由热电阻体、绝缘材料、保护管组成,热电阻体和保护管焊接一起,中间填充绝缘材料,这样能够很好的保护热电阻体,耐冲击,耐震,耐腐蚀。


三线制铂热电阻测量方法:


铂热电阻有两线制,三线制,四线制几种,两线制在测量中误差较大,已不使用,现在工业用一般是三线制的,实验室用一般为四线制。这里主要介绍下三线制铂热电阻的接线。三线制铂热电阻是在电阻的a端并联一个c端,从而实现电阻引出a,b,c三个接线端子,这样,由b导线引入的测量导线本身的电阻,可以由c导线来补偿,使引线电阻不随温度变化而引入的引线电阻误差的影响减小很多。三线制铂热电阻,在二次仪表中,均有可变阻值的电桥,根据所配合的铂热电阻的量程不同,可以对二次仪表的电桥中的铂热电阻进行微调,能进行更精确的测量。


热电阻温度计分度新方法:


工业铂电阻温度计是一种被广泛使用的测温仪器。长期以来,国内外相关标准或技术规范中普遍采用CVD方程的计算方法对其进行检定分度。但采用CVD方程检定分度的工业铂电阻温度计准确度不高、稳定性低、不确定度较大,无法作为传递标准使用。


为此,多数工业测温领域或要求不高的实验室只能采用精度较高的标准铂电阻温度计作为溯源传递标准,但实际工业测温领域由于各种条件限制,标准铂电阻温度计无法使用,使得温度量值传递和溯源在这些地方无法实现,不能开展实际的计量校准工作。


对工业铂热电阻温度计进行检定分度的可行性,并与普遍采用的CVD方程给出的温度—电阻关系计算结果相比较,进而给出二者存在的差异,探讨建立精密工业铂电阻温度计作为传递标准的途径与方法。通过对不同型号、不同厂家制造的多支工业铂热电阻在不同温区分别开展研究和分析,给出每支温度计的实验结果、数据曲线及采用两种不同方法分度所引起的测量误差。


实验证明,ITS-1990国际温标的内插方法用于工业铂热电阻温度计是可行的,与CVD方程用于工业铂电阻检定分度的计算方法相比,具有较好的准确性和一致性。此前,意大利和加拿大的国家计量技术机构进行了采用国际温标内插公式研究工业铂电阻分度方法的工作。


提高工业电阻测温准确性和稳定性的传统手段都在元件纯度、封装技术、制作流程上下功夫;则从计算方法上给出了新思路,为精密铂电阻和工业铂电阻在温度量值传递和溯源体系的完善奠定了基础,可广泛应用于工业铂电阻的测温领域。


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