浅谈温度仪表的选型和安装

摘要：文章阐述了温度仪表选型的重要意义，着重从温度仪表的类型、温度计套管以及防爆等级等多方面介绍温度仪表的选型和安装。
       众所周知，温度是工业监测和控制系统中基本的参数，由于人们对工业系统的要求越来越高，对温度仪表正确的选型和先进的测温技术设备要求也越来越强。一个基本的测温系统包括温度传感器和信号转换电路，温度传感器是测量系统中的重要环节，目前市场常见的有热电阻和热电偶以及双金属温度计。
1热电阻
       热电阻是中低温区常用的一种温度传感器，它的主要特点是精度高，性能稳定。热电阻的可用的感温材料很多，有铂、铜、镍、铁等，其中铂热电阻的测量精度最高，被广泛应用于各类化工项目。
       热电阻可分为金属热电阻和半导体热敏热电阻两大类。金属热电阻的电阻值和温度变化可以公式Rt=Rt0[1+a（t-t0）]来表示，其中Rt为温度t时热电阻输出阻值；Rt0为温度t0时对应的阻值；a为温度系统；半导体热敏电阻的阻值和温度变化可以用公式Rt=AeB/t来表示，其中Rt为温度t事热电阻输出阻值；A/B取决于半导体材料的结构常数。
       过去我们常用的热电阻是三线制的，它要求L1与L2的电阻必须严格相等，才能确保测量的精度；可是实际工作由于种种原因均为引起电路的不平衡，从而导致测量误差。为了有效消除误差，我们引入了四线制的热电阻，可以有效避免导线电阻的变化而引出的温度测量误差[1]。
2热电偶
       热电偶测温范围非常宽，可测量从-200度到1300度导体温度，特殊情况下可测到-270和2800度。热电偶的工作原理是利用赛贝克效应，有两种不同成分的导体A和B组成闭合回路，当两端存在温度差事，回路中就会有电流通过，此时两段就会产生电动势，该电动势的方向和大小与导体材料和两接点的温度有关，从而来测量出导体的温度。
       由于导体材质的不同可把热电偶分为S/B/E/K/R/J/T七中标准热电偶，其中K型热电偶（镍铬-镍硅热电偶）是目前用量最大最常见的金属热电偶，其使用温度为-200度到1300度。K型热电偶灵敏度高，稳定性好，抗氧化性能强，且价格便宜，称为了仪表热电偶选型的首选。但选型中也应特别注意K型热电偶不能直接用于高温下的硫，还原、氧化交替的气氛和真空中。
3双金属温度计
       双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表，是基于绕制成环性弯曲的双金属片组成，其中一端固定，另一端受热便可带动指针旋转，标度盘上便可指出所测量的流体温度。双金属与热电偶原理类似，一般双金属被用于低温就地测量，而热电偶被用于高温进入控制系统监控。
4仪表选型
       了解了以上温度仪表的类型，还必须了解工艺生产情况，根据生产工艺要求的温度范围、允许误差、以及是否对温度进行记录或控制来选择测温方法及测温传感器的种类、分度号、等级以及显示仪表的种类、量程和精度等级。为了提高读书精度，被测高温度尽量接近仪表测量上线，最低温度接近下限，要求整个测温系统的综合误差小于工艺要求。
（1）温度变送器。不管是热电阻还是热电偶的信号，都需要通过温度变送卡件将其电阻或电动势转化为标准电信号才能被控制系统（SIS/DCS/PLC）所识别。现在既可以在现场直接安装温度变送器，也可以将RTD或T/C信号引进入控制室后再变送成标准信号。
       温度变送器的隔离能力、抗EMI/RFI能力由控制室卡件变送。当电缆传输RTD或T/C信号时，电缆就像一根天线，能接收各种干扰信号，而采用温度变送器的抗EMI/RFI的能力可达20V/m。由此可见如果为了获得正确的温度信号，我们应优先选用温度变送器。对于热电阻温度变送器来说造价相对更高，应结合工艺条件，若此处的温度仅仅作为指示，没有用于调节和连锁，则完全没有必要选择造价更高的温度变送器，大可以直接采用热电阻。而对于热电偶温度变送器来说，我们是十分倡导的，这不仅提高了传送信号的抗干扰能力，而且还能省去昂贵的补偿导线费用，更经济合理。
（2）温度计套管。温度计套管一般有钻孔套管和焊接管，安装方式分法兰式和螺纹式。在规范HG/T20507-2014上明确要求，温度计套管宜选用整体钻孔锥形保护管。在一根不锈钢棒中钻深孔而加工成一个保护套管，是一种先进的工艺，这样的套管没有焊缝，耐压、防漏、防腐性能均明显优良。但是目前钻孔套管加工难度大，对于插入深度大于600的加工难度成本十分大，若工艺条件苛刻，需与制造厂协商处理。
（3）防护和防爆等级。温度仪表防护等级一般不低于IP65(尘密、放喷水型)，同时根据电气防爆区域划分，防爆区域选择选择防爆仪表。
5温度仪表的安装
       正确的选择温度仪表后，安装也十分重要，不正确的安装可直接影响到测量精度。有的温度仪表工作一段时间后，出现测量精度下降，有可能是信号线接头处出现了松动和氧化。有的温度仪表由于安装不良，插入深度不够，或接口处没有密封好，造成热量损失，测量温度偏低，所以我们要注意温度仪表的正确安装，通过多年经验我总结出以下安装要点
①温度仪表的安装，应保证温度计与流体的充分接触，温度计的安装应迎着流体流量插入，且插入深度应为管道的1/2处，若管径较大，可插入到管道1/3处。温度仪表的感温点应处理管道中流苏最大处，当工艺管道过小，不利于温度仪表插入时，应安装扩大管。
②温度仪表在搅拌设备内的安装应该加设保护套管，避免损坏仪表。
③温度仪表的接线盒应向下，避免雨水的深入。
④温度仪表应该安装在有保温层的管道上，防止热量损失。
6结束语
       综上所述，温度仪表的选型与安装，要从多方面角度下手，注重可靠性和经理合理信。具体工况具体分析，统筹思考，选择恰当的仪表并且正确安装，才能达道满意的效果。