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热电阻测温与抗干扰问题的处理 热电阻是如何工作的

时间:2020-08-05    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
0 引言

  水泥行业目前普遍采用DCS分布式集散型计算机控制系统,具有很强的适用性和较高的可靠性,通过软件编程即可实现工艺参数的监测与控制,使水泥生产过程实现自动化控制。由于DCS系统硬件配置功能强大,对来自水泥生产现场一次检测仪表的诸如Pt100热电阻测温信号、K型热电偶测温mV信号、脉冲开关量及标准电压电流信号均能直接进行信号处理,但有一个不容忽视的问题,如果来自现场的工艺参数测量信号在传输过程中混进干扰信号,DCS系统自身将很难抑制,需要在外部采取有效的措施给以解决。本文介绍Pt100热电阻测温信号异常引起故障的处理方法。

1 煤磨系统热电阻测温信号异常引起的故障处理

  我厂煤磨系统布袋除尘器灰斗温度和煤磨轴瓦温度相继发生温度显示异常故障,其现象是在中控室CRT上温度显示呈无规律跳跃,在现场检查测温元件正常,在PC站中继端子使用DT-890C型数字万用表测得的电阻值与实际温度均呈对应关系。我们采取了更换热电阻、检查测温信号传输电缆屏蔽接地、更换PC信号处理通道等措施,但都没有效果。为了找到故障原因,我们又重新铺设了1根电缆,仍不能解决问题,经过对比测试、检查分析,得到的结论是在测温信号中混进了干扰信号,为此我们采取了如下处理方法。

1.1 改变信号接地方式

  热电阻测温信号通常采用三线制接线方式,使用KYVRP4×1.5屏蔽电缆引至DCS现场站PC室CCF中继柜内,电缆屏蔽,在中继柜内接地。解决的方法是将热电阻Pt100的B、b在中继柜端子处与电缆屏蔽接在一起,将干扰信号引入大地,以此方法消除干扰信号,即可使计算机温度显示恢复正常。

1.2 改变信号传送方式

  可在现场或现场站PC室内通过加装Pt100热电阻温度变换器,将Pt100电阻信号转换为标准DC4~20mA信号,并相应改变计算机输入信号通道,这种方法也可消除信号传输过程中产生的干扰,使计算机显示的温度恢复正常,因为DC4~20mA信号的抗干扰能力非常强,温度变换器安装位置可依现场实际情况决定,但可以选择室内安装,这种方法的缺点是增加了设备投资,同时需要提供变换器电源。

2 水泥磨主电动机稀油站温度异常的处理

  我厂水泥磨主电动机因大修处理而更换了1台新电动机,轴承采用稀油润滑,相应增加了1台稀油润滑站。该油站设有4个温度测点,润滑油箱温度、加热油温、供油温度和回油温度。

  这台稀油站安装调试完毕,测温系统、加热控制及油泵工作正常,投入使用。水泥磨系统准备开车生产,当系统风机等设备开车后,油箱温度、供油温度、回油温度均发生温度显示异常故障,而加热油温因环境温度低,加热器工作使油温高而未受影响。故障现象是在中控室CRT显示器上温度显示在-30~+30℃之间无规律跳动,现场使用DT-890C型数字万用表测量上述热电阻阻值没有波动,更换计算机信号通道也未见好转。由于在安装时就发现从测温元件到现场接线盒之间的传输导线使用的是普通导线,没有屏蔽,故决定将从PC室到现场的连接电缆直接接到测温元件端子上,中控室CRT上温度显示正常。2h后当磨机主电动机开启时,上述温度再次发生回零故障,且在0~+30℃之间无规律跳动,因时间紧迫我们决定采取应急措施在PC室将连接电缆屏蔽与B、b端子连接在一起,以上各温度显示恢复正常,水泥磨正常开启。

  主电动机润滑油站负责向主电动机前后轴承提供润滑油,如果润滑油温度测量出现异常则主电动机不能开车,否则主电动机轴承得不到有效保护,会引发重大事故,必须排除故障后才能开启主电动机。因时间紧迫,未能对此故障做定量分析,但可以肯定这是干扰信号所引起的故障。

3 生料磨选粉机立轴温度异常的处理

  我厂生料磨选粉机立轴为德国洪堡公司产品,按立轴安装位置设计了上、中、下三点轴承温度检测。

  在中控室操纵台CRT显示温度分别为RT50MA、RT50MB和RT50MC Sepa Bear Temp,在正常工况下,RT50MA检测温度在69℃左右,RT50MB检测温度在78℃左右,RT50MC检测温度在94℃左右。按设备保护要求,设置轴承报警温度H1为125℃,停机保护温度H2为135℃,其中停机保护温度H2作为选粉机连锁停车条件之一。

  自2000年5月以来,在生产工况和设备运行正常的情况下,突然发生RT50MA报警,有时出现H1报警,有时出现H2报警,但随即又恢复正常。当发生H2报警时瞬间温度指示超过135℃,造成选粉机跳停,随即生料磨系统连锁停车。通过检查热电阻及接线均未发现问题,采取将传输信号电缆屏蔽与RT50MA的B、b连接在一起的方法也未能消除此故障。

  处理方法:采取加装温度变换器的方法,将电阻信号转换为DC4~20mA标准信号输入DCS系统相应的信号通道,解决了RT50MA温度检测异常故障。温度变换器尽可能安装在外部环境较好的地方,我们将其装在DCS现场PC站CCF中继柜内。

  以后RT50MB、RT50MC也相继发生同样故障,在检查热电阻及接线没有问题后,我们采用了同样的处理方法解决了故障。

  8月我厂设备检修后开车时,选粉机润滑油温度RT-51突然发生H2报警,造成选粉机开车条件不满足而无法开车,我们立即着手检查未发现任何问题,随即该温度又恢复正常显示,查看温度趋势与RT50MA相似,我们立即采取上述方法给予解决,使生料磨系统顺利开车。

4 小结

  在工矿企业中电磁兼容是一个突出而重要的问题,自动检测所涉及的基本上都是弱电信号,在信号传输过程中极易受到电磁干扰。受工厂条件限制,不能对这些干扰进行实时监测,给抗干扰工作的解决带来较大难度,但在有条件的情况下应使电缆走向和分布合理化,即强弱电缆分层敷设,必要时对弱电信号电缆加装屏蔽保护不失为一项重要的抗干扰措施。



    热电阻的测温原理与热电偶的测温原理不同的是,

    热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。

    金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即

    Rt=Rt0[1+α(t-t0)

    式中,Rt为温度t时的阻值;Rt0为温度t0(通常t0=0℃)时对应电阻值;α为温度系数。

    半导体热敏电阻的阻值和温度关系为

    Rt=AeB/t

    式中Rt为温度为t时的阻值;A、B取决于半导体材料的结构的常数。

    相比较而言,热敏电阻的温度系数更大,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上),但互换性较差,非线性严重,测温范围只有-50~300℃左右,大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠,在程控制中的应用极其广泛。

    工业上常用金属热电阻从电阻随温度的变化来看,大部分金属导体都有这个性质,但并不是都能用作测温热电阻,作为热电阻的金属材料一般要求:尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大(在同样灵敏度下减小传感器的尺寸)、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系(可以呈线性关系)。

    这一点很重要,有这样一个案例,在没有将超声波破碎仪的变幅杆插入样品中就开始开机空超,空超几秒后,之后超声波破碎仪在以后的使用过程中噪音变大。切记对超声波破碎仪空超,空超的时间越长,对仪器的伤害越大。

    2、超声波破碎仪的变幅杆(超声探头)入水深度:1.5Cm左右,超声波细胞破碎仪液面高度可以有30mm以上,探头要居中,不要贴壁。超声波是垂直纵波,插入太深不容易形成对流,影响破碎效率。

    3、超声波破碎仪参数设备:这一点请一定要参照使用说明书,设置键好仪器工作参数,主要是时间的参数,超声功率的参数,还有容器的选择。    时间要求:超声时间每次时间不能过久,可以不要超过5秒,间隙时间应大于或等于超声时间,这样对热量散发是有好处的。

    功率要求:不宜太大,太大会使样品飞溅或起泡沫。容器选择:有多少的样品就先多大的烧杯,这样也是有利样品在超声中对流,提高破碎效率。

    4、日常保养中,用完后用酒精擦洗探头或用清水进行超声。





热电阻的引线的三种方式

  热电阻的信号连接方式是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件,通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场,与控制室之间存在一定的距离,因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。

  目前热电阻的引线主要有三种方式

  1、二线制:

  在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制:这种引线方法很简单,但由于连接导线必然存在引线电阻r,r大小与导线的材质和长度的因素有关,因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合

  2、三线制:

  在热电阻的根部的一端连接一根引线,另一端连接两根引线的方式称为三线制,这种方式通常与电桥配套使用,可以较好的消除引线电阻的影响,是工业过程控制中的常用的。

  3、四线制:

  在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制,其中两根引线为热电阻提供恒定电流I,把R转换成电压信号U,再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响,主要用于高精度的温度检测。

标签: 热电阻
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