Выбор датчика температуры
Термопара Siemens PT-100
Термопара Siemens PT-100 (рис. 2.3.1) предназначена для измерения температур в автоматических систем управления технологическим процессом (АСУ ТП).
Измерительный резистор при температурных колебаниях изменяет свое электрическое сопротивление. Это сопротивление PT-100 или преобразованный выходной сигнал измерительного преобразователя (от 4 до 20 мА) можно использовать для измерения температуры при помощи устройства формирования сигнала или с помощью переключателя предельного значения для определения точки переключения.
Электрическая проводимость металла (в этом случае платина) основывается на движимости электронов проводимости. С повышением температуры происходит усиленное колебание атомов металлической решетки вокруг положения покоя и, таким образом, препятствуют электронам проводимости текущим к плюсовому полюсу источника напряжения. Это препятствие вызывает сопротивление, находящееся в линейной зависимости по отношению к температуре.
Для образования выходного сигнала на PT-100 подается постоянный измерительный ток (=1 мА). Сопротивление PT-100 вызывает перепад напряжения (U = R*I), из которогоможно формировать сигнал.
Измерительный преобразователь
Двухпроводниковый измерительный преобразователь устанавливается в головке - J только по желанию клиента. Следует обратить внимание на то, что при этом возможно только одинарное подключение.
Измерительный преобразователь преобразует зависимое от температуры сопротивление в стандартный сигнал в пределах от 4 до 20 мА. Этот сигнал можно без помех передавать на большие расстояния.
Корпус термопары Siemens PT100 имеет взрывозащищенное исполнение, ударопрочное смотровое окошком для встроенного ЖК дисплея, высокую крышку и двойной кабельный ввод под сдвоенный сенсор, плюс двойной преобразователь. Состоит из нержавеющей стали для применения в агрессивных условиях окружающей среды; из полиамида для применения в условиях повышенного содержания химически активных паров в окружающей среде
Нормирующий преобразователь:
Стабильность и надежность работы во всем заявленном диапазоне температур окружающей среды (-40...+85оС)
Целостность конструкции, отсутствие воздуха
Любые выходные сигналы: 4...20мА с фиксируемым или программируемым диапазоном, HART, Profibus PA.
Наличие модульного ЖК дисплея для индикации по месту измерения
Рисунок 2.3.1 – Термопара Siemens PT100
Технические характеристики:
Измерительный вход: PT 100 ( DIN EN 60751)
Пределы диапазона измерения: от – 50°С до + 150°С
Предел температуры окружающей среды: от – 20°С до +85°С
Тип подключения: Двухпроводная схема
Наименьший диапозон измерения 25К
Наибольший диапозон измерения 1050К
Измерительный ток: ≤0,5 мА
Частота измерения: Непрерывное измерение
Выходной сигнал: постоянный ток 4 – 20мА
Питание: постоянный ток 7.5 … 30 В
Термопара Метран-281
Интеллектуальные преобразователи температуры (ИПТ) Метран-281(рис. 2.3.2) предназначены для точных измерений температуры в составе автоматических систем управления технологическими процессами (АСУ ТП).
Использование ИПТ допускается в нейтральных, а также агрессивных средах, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозийностойким.
Связь ИПТ Метран-281 с АСУ ТП осуществляется:
- по аналоговому каналу - передачей информации об измеряемой температуре в виде постоянного тока 4-20 мА;
- по цифровому каналу - в соответствии с HART-протоколом
Для передачи сигнала на расстояние используются 2-х-проводные токовые линии.
Принцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов; если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т1, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т2, которое будет пропорционально разности температур Т1 и Т2.
Конструктивно ИПТ Метран-280 состоит из первичного преобразователя и электронного преобразователя (ЭП), встроенного в корпус соединительной головки. В качестве первичного термопреобразователя в Метран-281 используются чувствительные элементы из термопарного кабеля с номинальной статической характеристикой (НСХ) типа К по ГОСТ 6616, в ЭП преобразует сигнал первичного преобразователя температуры в унифицированный выходной сигнал постоянного тока 4-20 мА с наложенным на него цифровым сигналом HART в стандарте Bell-202.
Рисунок 2.3.2 - Термопара Метран-281
Технические характеристики:
Диапазон измеряемых температур ИПТ, -50...1200 °С
Пределы допускаемой основной приведенной погрешности ИПТ
а) по аналоговому сигналу, 0,30 %
б) по цифровому сигналу, 0,30 %
Материал защитной арматуры ХН45Ю
Максимальная температура применения, 1200 °С
Питание от 18 до 42 В постоянного тока
Мощность 1,0 Вт
Термопара ТП-2088 K (ХА)
Преобразователи термоэлектрические ТП-2088 K (рис. 2.3.3) предназначены для контроля и измерения температуры жидких, твердых, газообразных и сыпучих сред, неагрессивных к материалу корпуса преобразователя.
Термопары могут быть использованы в теплоэнергетике, химической, металлургической и других отраслях промышленности, а также на объектах атомных электростанций.
Принцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов; если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т1, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т2, которое будет пропорционально разности температур Т1 и Т2.
Рисунок 2.3.3 - Термопара ТП-2088 K
Технические характеристики:
Диапазон измеряемых температур: от -40 до +800 °С
Класс допуска по ГОСТ 3044 2
Чувствительный элемент: термоэлектродная проволока d=3,2 мм ,
Условное давление рабочей среды, Py 4 МПа
Вывод: Среди представленных термопар, наиболее подходящей и лучшей является Siemens PT 100, потому что нецелесообразно использовать термопару Метран 281 и ТП-2088 K, так как измерение температуры жидкости газа в трубопроводе не слишком большое, погрешность у этих термопар больше чем у Siemens. Siemens PT 100 простой и удобный в эксплуатации, имеет жидкокристаллический дисплей, две шкалы измерения температуры – по Цельсию и по Фаренгейту.