熱電阻(thermal resistor)是中低溫區(qū)常用的一種溫度檢測器。
熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。它的主要特點(diǎn)是測量精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫,而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。熱電阻大都由純金屬材料制成,應(yīng)用最多的是鉑和銅,此外,已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。金屬熱電阻常用的感溫材料種類較多,常用的是鉑絲。工業(yè)測量用金屬熱電阻材料除鉑絲外,還有銅、鎳、鐵、鐵—鎳等。
下面講述熱電阻二線制、三線制與四線制的接線原理以及在化工領(lǐng)域的應(yīng)用:
一、接線原理
- 二線制:熱電阻兩端各連接一根導(dǎo)線引出電阻信號。測量時(shí),電流通過導(dǎo)線和熱電阻,根據(jù)歐姆定律,測量回路電流和熱電阻兩端電壓得出電阻值,進(jìn)而得到溫度值。但導(dǎo)線電阻會(huì)引入誤差,適用于測量精度要求較低的場合.
- 三線制:熱電阻根部一端連一根引線,另一端連兩根引線。通常與電橋配套使用,將一根導(dǎo)線接到電橋電源端,其余兩根分別接到熱電阻所在橋臂及相鄰橋臂上,使兩橋臂引入相同引線電阻,電橋平衡時(shí),引線電阻變化不影響測量結(jié)果,可較好消除引線電阻影響,廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制.
- 四線制:在熱電阻根部兩端各連接兩根導(dǎo)線,其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流,將電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號,再通過另兩根引線把電壓引至二次儀表。這種方式消除了引線電阻的影響,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(dǎo)線電阻引起的測量誤差。這是因?yàn)闇y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(gè)橋臂電阻,其連接導(dǎo)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(huán)境溫度變化,造成測量誤差。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量誤差。
二、化工應(yīng)用
- 二線制:在一些對溫度測量精度要求不高的化工輔助系統(tǒng)中,如化工倉庫的溫度監(jiān)測,環(huán)境溫度變化范圍小且對溫度控制精度要求不高,二線制熱電阻可滿足基本監(jiān)測需求,成本低、布線簡單。
- 三線制:化工生產(chǎn)中的反應(yīng)釜溫度控制是常見應(yīng)用場景,如合成氨反應(yīng)釜溫度需控制在400-500℃,三線制熱電阻可準(zhǔn)確測量并傳輸溫度信號,配合控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)溫度控制,保證反應(yīng)正常進(jìn)行,且布線相對簡單、成本適中,在化工過程控制中應(yīng)用廣泛.
- 四線制:在化工高精度實(shí)驗(yàn)研究或?qū)囟葴y量精度要求的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,如研發(fā)新型化工催化劑時(shí),需精確控制反應(yīng)溫度,微小溫度變化都可能影響催化劑性能,四線制熱電阻可提供高精度溫度測量,確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,為催化劑研發(fā)提供有力支持.
例如:大型LNG儲(chǔ)罐內(nèi)部測溫用平均溫度(四線制)能夠精準(zhǔn)反應(yīng)罐內(nèi)LNG的溫差變化情況,實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息。
三、結(jié)論
根據(jù)石油化工工程項(xiàng)目實(shí)際情況,合理選用溫度傳感器類型(二線制、三線制、四線制)+變送器(帶表頭顯示),滿足工藝裝置生產(chǎn)的需求和目的保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。
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