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温度测量时如何在RTD与TC之间选择正确的温度仪表

来源:发表时间:2018-12-13


      当您需要进行温度测量时,最基本的决策之一就是选择要部署哪种传感器。该文章可以帮助您决定。过程工业中的温度变化会对利润,安全和质量产生重大影响。各种行业和应用受到影响,包括石油和天然气,电力,炼油,石化,制药等。准确监测温度取决于几个因素, 包括为特定应用和过程选择合适的传感器。

      两种最常见的温度测量设备是电阻温度检测器(RTD)和热电偶(TC)。它们背后的技术是不同的,每个都有自己的好处,推动适当的选择。

      澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂RTD使用的原理是金属的电阻随着温度的升高而增加 - 这种现象称为热阻。相比之下,TC是一种闭路热电温度传感装置,由两端连接的两种不同金属线组成。当导线或结的一端的温度与另一端的温度不同时,产生电压。这种现象称为塞贝克效应。该电压取决于特定金属以及温差。比较不同金属产生的不同电压是TC温度测量的基础。 

比较差异

      澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂RTD由电阻材料构成,引线连接并通常放入保护套中。电阻材料可以是铂,铜或镍; 最常见的是铂金,因为它具有高精度,出色的可重复性和广泛的线性度。它表现出每度温度变化的大的电阻变化。两种最常见的RTD传感器类型是绕线和薄膜。

      线绕RTD可以通过在陶瓷芯轴周围缠绕电阻丝或通过将其缠绕在支撑在陶瓷护套中的螺旋形状来制造 - 因此称为绕线的名称。对于薄膜RTD,薄的电阻涂层沉积在平坦(通常是矩形)陶瓷基板上。薄膜RTD通常比绕线RTD便宜,因为它们的构造需要更少的材料。

      通常,RTD比TC更具可重复性和灵敏度。RTD的长期漂移是可预测的,而TC漂移通常是不稳定的。这提供了校准频率较低的优点,因此降低了拥有成本。最后,RTD提供了出色的线性度。当与质量变送器中实行的线性化相结合时,可以实现大约0.1°C的精度,这比TC可能的要好得多。


      相比之下,TC是一种闭路热电温度传感装置,由两端连接的两种不同金属线组成。金属的各种组合被分类为类型并具有特定的特征。最常见的类型是J(使用铁和康斯坦丁)和K(使用Chromel和Alumel)。TC比RTD具有更快的响应时间和更高的温度范围,但也不太准确。澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂TC具有厚规格的导线结构,耐用,因此可承受高振动(见图1)。图表A比较了关键传感器特性。 

选择正确的传感器技术

      为您的工艺和应用选择合适的传感器时,您应该询问一些基本问题。答案将为选择合适的传感器提供有价值的见解。

      1.您要测量的温度范围是多少?选择传感器时,确定正确的温度范围非常重要。如果温度高于850°C,则必须使用TC。如果低于850°C,您可以选择RTD或TC。另外,请记住,线绕RTD的温度范围比薄膜RTD更宽(见图B)。

      2.您所需的传感器精度是多少?确定所需的准确度也是选择过程中的一个重要因素。通常,澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂RTD比澳门新葡亰手机版自动化仪表三厂TC更精确,线绕RTD比薄膜RTD更精确。假设没有其他因素促使一种技术的选择超过另一种技术,本指南将帮助您找到最准确的传感器技术。

      3.过程振动是一个问题吗?选择传感器时也需要考虑过程振动量。TC具有所有传感器技术中最高的抗振性。如果您有一个已知的高振动,TC将为您提供最高的可靠性。薄膜RTD也能抵抗振动; 然而,它们并不那么强大。绕线式RTD不应用于高振动环境。 

正确的选择带来了正确的结果

      成功的关键在于提出基本问题,并将信息与适合您的应用和流程的传感器相匹配。一个例子是向管道添加温度测量,其中测量处于变化的条件下,具有恒定的振动和200至300℃的过程温度变化。尽管存在这些挑战,但目标是尽可能提高准确性。

      要确定要使用的传感器类型,请首先考虑TC和RTD之间的差异。温度范围使这两种传感器技术都可行。TC以其更高的振动耐受性而闻名,因此乍一看TC似乎是一个不错的选择。但是,在这种特定情况下,测量需要尽可能精确。这个应用的正确选择是薄膜RTD。薄膜RTD以比线绕RTD更高的振动耐受性而着称,并且将提供比TC更高的精度。

      第二个例子是反应器中的温度范围在550和900℃之间,几乎没有振动。目标是在±5°C范围内获得准确度。RTD可提供一致的精确测量,尤其是在振动小的环境中。但是,不要忘记温度范围。RTD通常不应在850°C以上使用。由于工艺温度最高可达900°C,因此可选择TC。在不适当的温度范围内使用时,传感器更容易出现故障和不准确的测量。这就是选择正确传感器至关重要的原因。

关键概念:

      测量温度是几乎任何过程制造环境中的基本要求。

      两种传感器技术支撑大多数安装。

      在两种主要方法之间进行选择取决于具体的工艺要求和条件。  

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