中石化(天然气公司、电动变送器培训教材

温度变送器中国石化集团公司工业计量站李敬亭概述：温度变送器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，而且其输出信号与温度变量之间有一给定的连续函数关系（通常为线性函数）。早期生产的变送器其输出信号与温度传感器的电阻值（或电压值）之间呈线性函数关系。主要用于工业过程温度的测量和控制。温度变送器种类温度变送器有电动和气动两大类。电动的标准化输出信号主要为0～10mA和4～20mA（或l～5V）的直流电信号。气动的标准化用出信号主要为20～100kPa的气体压力（不排除具有特殊规定的其他标准化输出信号，如0～50mV等）。电动温度变送器发展DDZ—11、DDZ一ⅢDDZ—S系列发展到小型智能型的变送器。输出（传输）方式由单一的标准（电）信号0～10mA、4～20mA向辅以现场总线方向发展，以适应数字化的接收和控制。随着数字控制技术和通信技术的发展和普及，变送器的输出方式将向数字化迈进。温度变送器小型模块化和智能型的变送器可以方便地与业用热电偶或热电阻组成带传感器的变送器，成为真正意义上的温度变送器。信号转换器不带传感器的“变送器”应称为信号转换器。由于工业用热电阻和热电偶的分度表是标准化的．因此这种信号转换器作为独位产品时习贯上也称为变送器。二线制变送器与四线制变送器区别二线制变送器的电源与信号是在同一回路中的。四线制变送器的电源与信号回路是分开的。电动温度变进器各系列的外部特性如下：DDZ—D系列温度变送器：四线制接线，输出0～10mA，负载电阻0～1。5kΩDDZ一皿系列温度变送器：四线制接线，输出l～5V，负载电阻0～50Ω；二线制接线，输出4～20mA,负载电阻250～350Ω。DDZ—S系列温度变送器：二线制接线．输出4～20mA，负载电阻250～350Ω或0～600Ω。小型模块化和智能型温度变送器：二线制接线，输出4～20mA，0～600Ω。工作原理温度变送器的工作原理（见规程所示）温度变送器组成通常由两部分；测量单元、信号处理和转换单元。有些变送器增加了显示单元，有些还具有现场总线功能。输人信号主要来自热电阻和热电偶温度传感器的电阻信号和毫伏（mV）级的电压信号，测量单元与信号处理和转换单元测量单元中通过相应的转换电路变换为电压信号。然后经信号处理（包括非线性校正）和转换单元变换成可传送的直流电信号。具有现场总线的变送器信号处理和转换单元中包括了仪器放大器、模拟／数字转换器、微处理器、存储器和操作键。输出是通过与微处理器耦合的专用接口按约定的现场总线协议实现的。目前具有现场总线的变送器较典型的是采用HART协议。HART（HighwayAd-dressableRemoteTransducer）即高速可寻址远程变送协议，是一种工业标准，它定义了智能现场设备在兼容传统的４～20mA模拟信号时的通讯协议。信息是通过高频2.2kHz（为1）和低1.2kHz（为0）信号载波在４～20mA连线上进行通讯的。HART协议的仪器1、必须是以数字技术为基础，微处理器作为支撑的智能型仪器。2、这种仪器具有额外的功能和补偿能力、能支持多种类型的传感器或者多种变量。3、与常规的模拟式仪器相比，这些仪器通常都能提供更好的准确度、长期稳定性和可靠性。HART变送器的工作原理HART变送器分为三个部分，输人部分、变换部分和输出部分。每一个部分都可以单独进行测试和调节。1.输入部分传感器按测量原理可以将过程量（温度、压力等）变换成毫伏电压、电容、阻抗、电感、频率等电学量。但是，变送器内的微处理器在接收这些量之前必须由模拟／数字变换器把它们变成相应的数字量D1。在第二个方框中微处理器按某种形式的方程式或数据表，把电学量的原始数字量D1和面对的实际过程量PV（如温度、压力或流量等）联系起来。这种联系由制造厂完成，使用者也可以用手操器通过命令对其进行现场调节。这一工作称为传感器调节，其输出PV就是过程量的数字表示。2.变换部分在第三个方框中，实际上是一种严格的数学变换，它把过程量PV变成等效的mＡ表示。使用仪器的量程值和传递函数（如I=Io+Im/Tm×T）一起来计算这个值。传递函数通常为线性，但也可以是非线性的（如平方根关系的）。这一部分的输出是仪器mA输出的数字表示。3.输出部分在第四和第五个方框中，进行输出调节（即电流回路调节）。由微处理器依赖某些内部的校正因子把第三个方框中的mA输出值变换为在第五个方框中（数字／模拟转换器）可以接受的数字值，最终完成实际的模拟电信号输出。电动温度变送器（已是老规程）将温度信号或直流毫伏信号转换成直流标准信号（0～10mA或4～20mA）输出的称为电动变送器（以下简称变送器）。13中国石化集团公司工业计量站一、概述变送器与热电偶，热电阻配合使用，将温度信号或直流毫伏信号转换成(0～10)mA或(4～20)mA，或(1～5)V统一的直流信号输出。其原理图如下：14中国石化集团公司工业计量站热电偶（0～10）mA热电阻--------变送器---------（4～20）mA直流电压（1～5）V信号15中国石化集团公司工业计量站变送器以负载电阻来区分，负载电阻(0～1.5)kΩ（如DDZ－Ⅱ系列），负载电阻(0～50)Ω四线制或负载电阻(250～350)Ω二线制（如DDZ－Ⅲ系列），负载电阻(250～350)Ω或（90～600)Ω（如DDZ－S系列），共三大系列。16中国石化集团公司工业计量站二、技术要求1.外观1.1变送器的外壳及外露部件表面覆盖层、面板及名牌均应光洁完好，使用中的变送器不得有严重的剥落及损伤等影响计量性能的缺陷。1.2名牌应标明制造厂名或厂标、变送器名称、型号、编号、制造年月。专业型变送器还应标明测量范围、准确度等级及配用传感器分度号。1.3接线端子板应有接线标志。1.4紧固件不得有松动现象，可动部分应灵活可靠。17中国石化集团公司工业计量站2.基本误差变送器基本误差不应超过表1的规定。表1准确度等级0.20.51.01.52.5允许误差（输出量程的%）±0.2±0.5±1.0±1.5±2.5注：（1）变送器的准确度等级一般是根据输入量（电压、电阻）的量程大小确定的。（2）允许误差不包括热电偶参考端补偿所引起的误差。18中国石化集团公司工业计量站3.回程误差变送器的回程误差不应超过表2的规定。表2准确度等级0.20.51.01.52.5允许回程误差（输出量程的%）0.10.250.40.61.019中国石化集团公司工业计量站4.负载变化影响当负载电阻在其以内许的范围内变化时，变送器输出下限值及量程的变化，不应超过允许误差的绝对值。20中国石化集团公司工业计量站5.电源变化影响当电源在表3规定的电源电压变化值范围内变化时，变送器输出下限值及量程的变化不应超过允许误差的绝对值。21中国石化集团公司工业计量站表3电源电压（V）电源电压变化值（V）220（交流）242～187（交流）24（直流）25.2～22.8（直流）24（交流）26.4～21.6（交流）*注：*为DDZ－S变送器电源电压变化值。22中国石化集团公司工业计量站6.输出交流分量6.1对于负载电阻为0～1.5kΩ的变送器，输出信号中交流分量有效值不应超过20mV。6.2对于负载电阻为0～50Ω的四引线制变送器输出电压信号中交流分量有效值不应超过输出量程的1%。6.3对于负载电阻为250～350Ω的二线制变送器，输出信号中交流分量有效值不应超过150mV。23中国石化集团公司工业计量站7.绝缘电阻变送器的绝缘电阻值应不小于表4的规定。表4试验部位技术要求输入与输出端子短接-接地端子20电源端子短接-接地端子50输入与输出端子-电源端子*50输入端子-输出端子*20注：*适用于与输入、输出以及输入与输出隔离的变送器。24中国石化集团公司工业计量站8.绝缘强度变送器应能承受频率为50Hz，有效值符合表5规定的交流试验电压，判断电流一般设置为10mA，历时1min试验，无击穿和飞弧现象。25中国石化集团公司工业计量站表5试验部位试验电压24V直流供电220V交流供电输入与输出端子短接-接地端子500500电源端子短接-接地端子5001500输入与输出端子-电源端子*5001500输入端子-输出端子*500500注：*适用于与输入、输出以及输入与输出隔离的变送器。26中国石化集团公司工业计量站三、检定条件9.检定用设备检定时所需的标准仪器及设备见表6。（略）10.检定环境条件和动力条件10.1环境温度：（25±5）℃[0.2级的变送器为（22±2）℃]，相对湿度：45%～75%。10.2除地磁场外，周围应无影响变送器的其它外磁场存在，无震动，无腐蚀。27中国石化集团公司工业计量站10.3供电电源10.3.1交流电源220V允许偏差±1%；谐波含量小于5%；频率为50Hz，允许偏差±1%。10.3.2直流电源24V，允许偏差±1%；纹波含量小于±0.1%。11.负载电阻按变送器说明书中的规定。28中国石化集团公司工业计量站四、检定项目12.变送器的检定项目见表6。29中国石化集团公司工业计量站项目类别外观基本误差回程误差负载变化影响电源变化影响输出交流分量绝缘电阻绝缘强度新制造＋＋＋＋＋＋＋＋使用中＋＋＋－－－＋－修理后＋＋＋＋＋＋＋＋注：表中“＋”表示检定，“－”表示可不检定。表630中国石化集团公司工业计量站五、检定方法13.外观检查按规程第一条中的要求进行检查。14.基本误差的检定14.1变送器基本误差的检定接线时按规程附录中相应接线图进行。31中国石化集团公司工业计量站14.2变送器检定前应按制造厂规定的时间进行预热。制造厂未作规定时，允许预热15min。14.3调零和调量程对于具有调零和调量程电位器的变送器，允许在预热后进行调整，但在检定过程中则不允许再次调整。14.4检定点的选择检定点应包含上、下限（或其附近10%量程以内）在内至少5个点，检定点应均匀分布在整个测量范围内。32中国石化集团公司工业计量站14.5检定方法按输入信号加（上行程）和减小（下行程）的方向，分别给变送器输入被检定点所对应的输入电量值，读取变送器相应的实际输出值AS。对于上限值只检上行程，对于下限值只检下行程。用同样的方法战再重复进行两次检定，取误差最大值作为基本误差。热电偶变送器采用补偿导线进行检定时，应给变送器的输入值加上补偿导线的修正值。在不产生疑义的情况下，可只进行1次循环的检定。33中国石化集团公司工业计量站14.6变送器上、下行程基本误差按规程中（1）式计算。%100SAASA…………（1）式中：A―变送器上下行程基本误差（%）；SA―上、下行程中测量的各检定点相应的实际输出值（mA或V）；A―各检定点相应的标称输出值（mA或V）；S―变送器输出量程（mA或V）。34中国石化集团公司工业计量站15.回程误差检定变送器回程误差的检定与基本误差的检定同时进行。并按贵规程中式（2）计算。21AAA…………（2）式中：A―变送器的回程误差（%）；1A、2A―变送器上、下行程平均误差（%）。、35中国石化集团公司工业计量站16.负载变化影响检定16.1对于负载电阻为0～1.5kΩ的变送器，将负载电阻置于1.5kΩ，使输出分别为下限和上限值，然后将负载电阻改变为零，测量输出电流值。36中国石化集团公司工业计量站16.2对于负载电阻为0～50Ω的四线制变送器，将电流输出端的负载电阻置于50Ω，使电压输出端输出信号分别为下限值和上限值，然后改变负载电阻至零，测量输出电压值。16.3对于负载电阻为250～350Ω的二线制变送器，将负载电阻置于350Ω，使输出分别为下限值和上限值，然后改变负载电阻至250Ω测量输出电流值。16.4根据上述测量结果计算下限和量程的变化值。37中国石化集团公司工业计量站17.电源变化影响检定17.1对于220V交流供电