中石化天然氣公司、電動變送器培訓教材課件

溫度變送器中國石化集團公司工業(yè)計量站

李敬亭

概述：溫度變送器是一種將溫度變量轉換為可傳送的標準化輸出信號的儀表，而且其輸出信號與溫度變量之間有一給定的連續(xù)函數(shù)關系（通常為線性函數(shù)）。早期生產的變送器其輸出信號與溫度傳感器的電阻值（或電壓值）之間呈線性函數(shù)關系。主要用于工業(yè)過程溫度的測量和控制。

溫度變送器種類溫度變送器有電動和氣動兩大類。電動的標準化輸出信號主要為0～10mA和4～20mA（或l～5V）的直流電信號。氣動的標準化用出信號主要為20～100kPa的氣體壓力（不排除具有特殊規(guī)定的其他標準化輸出信號，如0～50mV等）。溫度變送器小型模塊化和智能型的變送器可以方便地與業(yè)用熱電偶或熱電阻組成帶傳感器的變送器，成為真正意義上的溫度變送器。信號轉換器不帶傳感器的“變送器”應稱為信號轉換器。由于工業(yè)用熱電阻和熱電偶的分度表是標準化的．因此這種信號轉換器作為獨位產品時習貫上也稱為變送器。二線制變送器與四線制變送器區(qū)別二線制變送器的電源與信號是在同一回路中的。四線制變送器的電源與信號回路是分開的。電動溫度變進器各系列的外部特性如下：DDZ—D系列溫度變送器：四線制接線，輸出0～10mA，負載電阻0～1。5kΩDDZ一皿系列溫度變送器：四線制接線，輸出l～5V，負載電阻0～50Ω；二線制接線，輸出4～20mA,負載電阻250～350Ω。DDZ—S系列溫度變送器：二線制接線．輸出4～20mA，負載電阻250～350Ω或0～600Ω。小型模塊化和智能型溫度變送器：二線制接線，輸出4～20mA，0～600Ω。

工作原理溫度變送器的工作原理（見規(guī)程所示）

溫度變送器組成通常由兩部分；測量單元、信號處理和轉換單元。有些變送器增加了顯示單元，有些還具有現(xiàn)場總線功能。輸人信號主要來自熱電阻和熱電偶溫度傳感器的電阻信號和毫伏（mV）級的電壓信號，測量單元與信號處理和轉換單元測量單元中通過相應的轉換電路變換為電壓信號。然后經信號處理（包括非線性校正）和轉換單元變換成可傳送的直流電信號。具有現(xiàn)場總線的變送器信號處理和轉換單元中包括了儀器放大器、模擬／數(shù)字轉換器、微處理器、存儲器和操作鍵。輸出是通過與微處理器耦合的專用接口按約定的現(xiàn)場總線協(xié)議實現(xiàn)的。HART變送器的工作原理HART變送器分為三個部分，輸人部分、變換部分和輸出部分。每一個部分都可以單獨進行測試和調節(jié)。2.變換部分在第三個方框中，實際上是一種嚴格的數(shù)學變換，它把過程量PV變成等效的mＡ表示。使用儀器的量程值和傳遞函數(shù)（如I=Io+Im/Tm×T）一起來計算這個值。傳遞函數(shù)通常為線性，但也可以是非線性的（如平方根關系的）。這一部分的輸出是儀器mA輸出的數(shù)字表示。3.輸出部分在第四和第五個方框中，進行輸出調節(jié)（即電流回路調節(jié)）。由微處理器依賴某些內部的校正因子把第三個方框中的mA輸出值變換為在第五個方框中（數(shù)字／模擬轉換器）可以接受的數(shù)字值，最終完成實際的模擬電信號輸出。一、概述變送器與熱電偶，熱電阻配合使用，將溫度信號或直流毫伏信號轉換成(0～10)mA或(4～20)mA，或(1～5)V統(tǒng)一的直流信號輸出。其原理圖如下：14中國石化集團公司工業(yè)計量站熱電偶（0～10）mA

熱電阻--------變送器---------（4～20）mA直流電壓（1～5）V信號15中國石化集團公司工業(yè)計量站變送器以負載電阻來區(qū)分，負載電阻(0～1.5)kΩ（如DDZ－Ⅱ系列），負載電阻(0～50)Ω四線制或負載電阻(250～350)Ω二線制（如DDZ－Ⅲ系列），負載電阻(250～350)Ω或（90～600)Ω（如DDZ－S系列），共三大系列。16中國石化集團公司工業(yè)計量站二、技術要求1.外觀1.1變送器的外殼及外露部件表面覆蓋層、面板及名牌均應光潔完好，使用中的變送器不得有嚴重的剝落及損傷等影響計量性能的缺陷。1.2名牌應標明制造廠名或廠標、變送器名稱、型號、編號、制造年月。專業(yè)型變送器還應標明測量范圍、準確度等級及配用傳感器分度號。1.3接線端子板應有接線標志。1.4緊固件不得有松動現(xiàn)象，可動部分應靈活可靠。17中國石化集團公司工業(yè)計量站2.基本誤差變送器基本誤差不應超過表1的規(guī)定。

表1準確度等級0.20.51.01.52.5允許誤差（輸出量程的%）±0.2±0.5±1.0±1.5±2.5注：（1）變送器的準確度等級一般是根據(jù)輸入量（電壓、電阻）的量程大小確定的。（2）允許誤差不包括熱電偶參考端補償所引起的誤差。18中國石化集團公司工業(yè)計量站4.負載變化影響當負載電阻在其以內許的范圍內變化時，變送器輸出下限值及量程的變化，不應超過允許誤差的絕對值。20中國石化集團公司工業(yè)計量站5.電源變化影響當電源在表3規(guī)定的電源電壓變化值范圍內變化時，變送器輸出下限值及量程的變化不應超過允許誤差的絕對值。21中國石化集團公司工業(yè)計量站6.輸出交流分量6.1對于負載電阻為0～1.5kΩ的變送器，輸出信號中交流分量有效值不應超過20mV。6.2對于負載電阻為0～50Ω的四引線制變送器輸出電壓信號中交流分量有效值不應超過輸出量程的1%。6.3對于負載電阻為250～350Ω的二線制變送器，輸出信號中交流分量有效值不應超過150mV。23中國石化集團公司工業(yè)計量站7.絕緣電阻變送器的絕緣電阻值應不小于表4的規(guī)定。表4試驗部位技術要求輸入與輸出端子短接-接地端子20電源端子短接-接地端子50輸入與輸出端子-電源端子*50輸入端子-輸出端子*20注：*適用于與輸入、輸出以及輸入與輸出隔離的變送器。24中國石化集團公司工業(yè)計量站

表5試驗部位

試驗電壓24V直流供電220V交流供電輸入與輸出端子短接-接地端子500500電源端子短接-接地端子5001500輸入與輸出端子-電源端子*5001500輸入端子-輸出端子*500500注：*適用于與輸入、輸出以及輸入與輸出隔離的變送器。26中國石化集團公司工業(yè)計量站三、檢定條件9.檢定用設備檢定時所需的標準儀器及設備見表6。（略）10.檢定環(huán)境條件和動力條件10.1環(huán)境溫度：（25±5）℃[0.2級的變送器為（22±2）℃]，相對濕度：45%～75%。10.2除地磁場外，周圍應無影響變送器的其它外磁場存在，無震動，無腐蝕。27中國石化集團公司工業(yè)計量站10.3供電電源10.3.1交流電源220V允許偏差±1%；諧波含量小于5%；頻率為50Hz，允許偏差±1%。10.3.2直流電源24V，允許偏差±1%；紋波含量小于±0.1%。11.負載電阻按變送器說明書中的規(guī)定。28中國石化集團公司工業(yè)計量站

項目類別外觀基本誤差回程誤差負載變化影響電源變化影響輸出交流分量絕緣電阻絕緣強度新制造＋＋＋＋＋＋＋＋使用中＋＋＋－－－＋－修理后＋＋＋＋＋＋＋＋注：表中“＋”表示檢定，“－”表示可不檢定。表630中國石化集團公司工業(yè)計量站五、檢定方法13.外觀檢查按規(guī)程第一條中的要求進行檢查。14.基本誤差的檢定14.1變送器基本誤差的檢定接線時按規(guī)程附錄中相應接線圖進行。31中國石化集團公司工業(yè)計量站14.2變送器檢定前應按制造廠規(guī)定的時間進行預熱。制造廠未作規(guī)定時，允許預熱15min。14.3調零和調量程對于具有調零和調量程電位器的變送器，允許在預熱后進行調整，但在檢定過程中則不允許再次調整。14.4檢定點的選擇檢定點應包含上、下限（或其附近10%量程以內）在內至少5個點，檢定點應均勻分布在整個測量范圍內。32中國石化集團公司工業(yè)計量站14.5檢定方法按輸入信號加（上行程）和減?。ㄏ滦谐蹋┑姆较?，分別給變送器輸入被檢定點所對應的輸入電量值，讀取變送器相應的實際輸出值AS。對于上限值只檢上行程，對于下限值只檢下行程。用同樣的方法戰(zhàn)再重復進行兩次檢定，取誤差最大值作為基本誤差。熱電偶變送器采用補償導線進行檢定時，應給變送器的輸入值加上補償導線的修正值。在不產生疑義的情況下，可只進行1次循環(huán)的檢定。33中國石化集團公司工業(yè)計量站14.6變送器上、下行程基本誤差按規(guī)程中（1）式計算?！?）式中：―變送器上下行程基本誤差（%）；―上、下行程中測量的各檢定點相應的實際

輸出值（mA或V）；―各檢定點相應的標稱輸出值（mA或V）；―變送器輸出量程（mA或V）。

34中國石化集團公司工業(yè)計量站15.回程誤差檢定變送器回程誤差的檢定與基本誤差的檢定同時進行。并按貴規(guī)程中式（2）計算?！?）式中：―變送器的回程誤差（%）；、―變送器上、下行程平均誤差（%）。、35中國石化集團公司工業(yè)計量站16.負載變化影響檢定16.1對于負載電阻為0～1.5kΩ的變送器，將負載電阻置于1.5kΩ，使輸出分別為下限和上限值，然后將負載電阻改變?yōu)榱?，測量輸出電流值。36中國石化集團公司工業(yè)計量站16.2對于負載電阻為0～50Ω的四線制變送器，將電流輸出端的負載電阻置于50Ω，使電壓輸出端輸出信號分別為下限值和上限值，然后改變負載電阻至零，測量輸出電壓值。16.3對于負載電阻為250～350Ω的二線制變送器，將負載電阻置于350Ω，使輸出分別為下限值和上限值，然后改變負載電阻至250Ω測量輸出電流值。16.4根據(jù)上述測量結果計算下限和量程的變化值。37中國石化集團公司工業(yè)計量站17.電源變化影響檢定17.1對于220V交流供電的變送器，將電源電壓調整為220V，使變送器輸出分別為下限值和上限值，然后分別將電壓調整到表3規(guī)定的電壓變化值，測量輸出電流值。17.2對于24V直流供電的變送器，將電源電壓調整為24V，使變送器輸出分別為下限值和上限值，然后分別將電壓調整到表3規(guī)定的電壓變化值，測量輸出電流值。17.3根據(jù)上述測量結果，計算出下限和量程的變化值。38中國石化集團公司工業(yè)計量站18.輸出交流分量檢定18.1對于負載電阻為0～1.5kΩ的變送器，將負載電阻置于200Ω，輸入信號使輸出分別為量程的10%、50%、90%時，用交流電壓表測量負載電阻兩端的交流電壓值。18.2對于負載電阻為0～50Ω的四線制變送器，調節(jié)輸入信號，使輸出電壓由1V到5V緩慢變化，用交流電壓表測量電壓輸出端的交流電壓值。18.3對于負載電阻為250～350Ω的二線制變送器，將負載電阻置于250Ω，輸入信號使輸出信號分別為量程的10%、50%、90%時，用交流電壓表測量負載電阻兩端的交流電壓值。39中國石化集團公司工業(yè)計量站19.絕緣電阻檢定斷開變送器電源，用輸出電壓支流500V絕緣電阻表測