Emerson РДТ и термопары. Справочное руководство (00809-0307-2654, ред. BA, 2009 год)
Справочное руководство
00809-0307-2654, ред. BA
Сентябрь 2009 г.
РДТ и термопары
Рекомендации по монтажу
и установке резисторных
датчиков температуры
и термопар
УВЕДОМЛЕНИЕ
До начала работы с устройством следует ознакомиться с настоящим руководством.
В целях безопасности персонала и системы, а также достижения оптимальной
производительности продукта следует удостовериться в правильном толковании
содержащихся в инструкции сведений до начала его установки, эксплуатации или
техобслуживания.
Для получения дополнительной информации обращайтесь в местное
представительство компании Rosemount.
ОСТОРОЖНО!
Приборы, описанные в данном документе, НЕ предназначены для применения
в атомной промышленности. Использоание этих устройств в условиях, требующих
применения специального оборудования, аттестованного для атомной
промышленности, может привести к ошибочным показаниям.
По вопросам приобретения продукции Rosemount, разрешенной к применению на
ядерных установках, обращайтесь в местное коммерческое представительство
компании Emerson Process Management.
Содержание
РАЗДЕЛ 1
Указания по использованию данного руководства
1-1
Введение
Указания по безопасному применению
1-1
РАЗДЕЛ 2
Описание и принцип измерения
2-1
Измерение
Конструкция
2-1
Методы подключения
2-3
температуры
Области применения
2-4
резисторными
датчиками
температуры
РАЗДЕЛ 3
Описание и принцип измерения
3-1
Измерение
Установка защитных труб
3-3
Провода и соединения
3-3
температуры
Области применения
3-3
термопарами
РАЗДЕЛ 4
Правила и инструкции
4-1
Установка корпуса
Нагрузка
4-1
Момент затяжки
4-1
Установка корпуса
4-1
Установка керамического корпуса
4-2
Подключение датчиков
4-2
ПРИЛОЖЕНИЕ A
Предельные
отклонения основных
значений
ПРИЛОЖЕНИЕ B
Предельные
отклонения
для термопар
Раздел
1
Введение
Указания по использованию данного руководства
стр. 1-1
Указания по безопасному применению
стр. 1-1
УКАЗАНИЯ ПО
В данном руководстве представлены описания действий по монтажу,
конфигурации, поиску и устранению неисправностей устройств
ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
Rosemount 1075 серии. Кроме того приведены технические
ДАННОГО
характеристики и другая необходимая инормация.
РУКОВОДСТВА
Раздел 2: Измерение температуры резисторными датчиками
температуры
В данном разделе представлено общее описание устройств и
используемые ими принципы измерения, описана конструкция
устройств, способы их подключения и области применения.
Раздел 3: Измерение температуры термопарами
В данном разделе представлено общее описание устройств и
используемые ими принципы измерения, описаны процедуры установки
защитных гильз, методы подключения датчиков и имеющиеся выводы,
а также области применения устройств.
Раздел 4: Установка корпуса
В данном разделе представлена информация о правилах и нормативах,
распространяющихся на устройства Rosemount 1075 серии.
Приложение A. Предельные отклонения основных значений
В приложении приведены таблицы предельных отклонений от основных
величин согласно требованиям DIN IEC 751 и DIN 43760.
Приложение В: Предельные отклонения для термопар
В данном приложении приведены таблицы предельных отклонений для
термопар согласно требованиям DIN IEC 584-2.
УКАЗАНИЯ ПО
При выполнении процедур и инструкций, приведенных в данном
БЕЗОПАСНОМУ
руководстве, может потребоваться соблюдение специальных мер
предосторожности, обеспечивающих безопасность персонала,
ПРИМЕНЕНИЮ
выполняющего работу. Перед выполнением каких-либо работ следует
ознакомиться с указаниями по технике безопасности, приводимыми
в начале кадого раздела.
Раздел
2
Измерение температуры
резисторными датчиками
температуры
Описание и принцип измерения
стр. 2-1
Конструкция
стр. 2-1
Методы подключения
стр. 2-3
Области применения
стр. 2-4
ОПИСАНИЕ И
Измерение температуры резисторными датчиками температуры
основано на свойстве, присущем всем проводникам и полупроводникам,
ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ
а именно на том, что их сопротивление изменяется в зависимости от
температуры. Это свойство более или менее выражено у разных
материалов. Относительное изменение сопротивления в зависимости
от температуры (dR/dt) известно как температурный коэффициент -
значение, обычно не постоянное в пределах изменяемого
температурного диапазона, но зависимое от изменения температуры.
Результатом является математичекое соотношение между
сопротивлением и температурой, представляющее собой многочлен
высокого порядка.
На рис. 2-1 представлено изменение сопротивления в функции от
температуры для резисторного датчика температуры Pt 100.
Рис.2-1. Pt 100 кривая
характеристики
Р
400
300
200
100
0
-200
0
200
400
600
800
t
КОНСТРУКЦИЯ
Резисторный датчик температуры - это платиновая спираль на
соответствующем основании. Спираль вплавлена в стекло или находится
внутри керамической основы. Для удовлетворения современным
требованиям по компактности размеров и высоким значениям
сопротивления, вместо проводов используются очень тонкие слои
платины, нанесенные на керамическое основание (см. рис. 2-2).
Рис.2-2. Резисторные датчики
температуры: проволочный
Соединительные провода
на стеклянной основе,
Соединительные
проволочный на керамической
провода
Стекло
основе и на основе
Стеклянная основа
Измерительная головка
тонкопленочных резисторов.
Керамическая трубка
Измерительная
головка
Порошковый оксид
алюминия
Стеклянная оболочка
Стекло
Соединительные
провода
Снятие механических
напряжений
Измерительная
головка
Керамическая основа
Для защиты датчиков от механических повреждений (давления
движущейся жидкости) эти измерительные элементы обычно
устанавливаются внутри защитных гильз (измерительные вставки).
Это позволяет просто заменять датчики, исключая необходимость
снятия всей монтажной арматуры. Так как резисторные датчики
температуры являются контактными датчиками (датчик нагревается до
температуры жидкости, в которой проводится измерение), корпус
датчика должен соответствовать условиям применения (см. рис. 2-3).
Рис.2-3. Модули термометров
сопротивления
Измерительное
сопротивление
Измерительная вставка
Корпус
2-2
РДТ и термопары
МЕТОДЫ
При использовании резисторных датчиков температуры для измерения
ПОДКЛЮЧЕНИЯ
температуры необходимо учитывать то, что на результаты измерений
влияет сопротивление выбранного проводника вывода.
Широко используются три варианта схем подключения: 2-, 3-,
4-проводные схемы.
Наибольшая точность измерений получается при использовании
4-проводных схем. В этом случае сопротивление и окружающая
температура проводов не влияют на результаты измерений (см. рис. 2 -4).
3-проводные схемы обычно используются для исключения
сопротивления выводного провода (мост сопротивления).
В случае 2-проводной схемы сопротивление выводного провода
полностью измеряется измерительным мостом. Использование
современного управляющего оборудования позволяет компенсировать
сопротивление выводного провода в 2-проводной схеме с помощью
резистора компенсации линии, независимого от влияния температуры.
Рис.2-4. Методы подключения
К измерительному устройству
К измерительному устройству
К измерительному устройству
2-3
РДТ и термопары
ОБЛАСТИ
Термометры сопротивления могут использоваться в диапазоне
ПРИМЕНЕНИЯ
температур от -220 °C до +600 °C.
Они имеют следующие преимущества:
• Большой температурный диапазон
• Устойчивость к вибрациям
• Высокая устойчивость к электрическим помехам
• Долговременная стабильность
• Надежная конструкция
• Высокая точность
Резисторные датчики сопротивления используются в следующих сферах:
• Химическая промышленность
• Нефтехимическая промышленность
• Фармацевтическая промышленность
• Электроснабжение
• Машиностроение
• Производство продовольствия и напитков
• Горнодобывающая промышленность
2-4
РДТ и термопары
Раздел
3
Измерение температуры
термопарами
Описание и принцип измерения
стр. 3-1
Установка защитных труб
стр. 3-3
Провода и соединения
стр. 3-3
Области применения
стр. 3-3
ОПИСАНИЕ И
Термопара состоит из пары электрических проводников из различных
ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ
материалов, соединенных друг с другом на одном конце (рабочий спай).
Два свободных концах образуют компенсационные точки
соответствующего холодного спая. Длина выводов термопары может
быть увеличена за счет удлинительных или компенсационных кабелей.
Улинительные или компенсационные кабели присоединяются к
измерительному прибору, например, к гальваномету или электронному
измерительному устройству (см. рис. 3-1).
Рис.3-1.
Холодный спай
Удлинительный /
компенсационный кабель
Точка подключения
Рабочий спай
Термоэдс, возникающая на холодном спае, зависит от материала
проводов термопары и разницы температур между рабочим и холодным
спаем. Для измерения температуры на холодном спае должна
поддерживаться постоянная тмпература (например, 0 °C) или эта
температура должна быть известна. Это требуется для внесения
надлежащей поправки в мВ (см. рис. 3-2).
РДТ и термопары
Рис.3-2.
Медный провод
Холодный спай
Удлинительный /
компенсационный
кабель
Точка подключения
Рабочий спай
Удлинительные кабели изготавливаются из того же материала, что
и провода соответствующей термопары, например, Cu-CuNi, Fe-CuNi.
Компенсационные кабели изготавливаются из специальных материалов.
До температуры 200 °C компенсационные кабели передают такое же
термоэдс, что и термопары, к которым они присоединены. Термоэдс
термопар формируется в серии так называемых исходных величин.
Например PtRh30%-PtRh6%
Тип B
Fe-CuNi
Тип J
NiCr-NiAl
Тип J
PtRh87/13%-Pt
Тип R
PtRh90/10%-Pt
Тип S
и другие в DIN IEC 584-1
и
Fe-CuNi
Тип L
Cu0CuNi
Тип U
Эти термопары больше не производятся для новых
систем (термоэдс согласно DIN 43710). Таблицы исходных
величин предоставляются только по запросу на
предприятии-изготовителе.
Компенсационные кабели для термопар должны быть изготовлены из
материала, соответствующего конкретному типу термопар. Поэтому
они имеют цветовую кодировку. При работе со стандартными
компенсационными кабелями используются требования, изложенные
в стандарте DIN EN 60584.
Необходимо учитывать максимально допустимую температуру,
указанную производителем.
Большинство термопар поставляются в готовом к работе состоянии,
то есть в защитном кожухе, необходимом для исключения возможности
повреждения термопары при воздействии механических усилий или
химических веществ.
3-2
РДТ и термопары
УСТАНОВКА
Защитные гильзы термопар должны быть приспособлены для
ЗАЩИТНЫХ ТРУБ
конкретных рабочих условий. Термопары из драгоценого металла
всегда защищаются керамическими гильзами, даже если устройство
установлено в металлическом защитном кожухе.
При высоких температурах защитные гильзы должны монтироваться
в вертикальном положении, если это возможно, то есть подвешиваться.
Это необходимо для исключения вероятности изгибания защитной
гильзы и термопары. Если особые условия на месте эксплуатации
не допускают иной возможности, кроме горизонтальной установки,
длинные защитные гильзы должны иметь надлежащие опоры.
ПРОВОДА И
При прокладке и подключении удлинительных и компенсационных
кабелей необходимо с осторожностью подключать положительный
СОЕДИНЕНИЯ
вывод термопары к положительному выводу соответствующего
измерительного прибора. При исользовании удлинительных или
компенсационных кабелей необходимо соблюдать осторожность,
чтобы не перепутать положительные и отрицательные выводы. Для
исключения ошибки положительные и отрицательные выводы
сответствующим образом промаркированы.
Все соединения должны быть абсолютно чистыми и надежно
затянутыми. Соответствующие положительные и отрицтельные
выводы должны иметь одинаковый температурный потенциал.
Компенсационные кабели между термопарами и измерительными
приборами должны соответствовать требованиям, предъявляемым к
изолированным выводам силовых систем (VDE 0250). В исключительных
случаях могут быть использованы требования по изоляции выводов
телекоммуникационных систем (VDE 0810).
ОБЛАСТИ
В диапазоне отрицательных температур термопары могут
ПРИМЕНЕНИЯ
использоваться до температуры -200 °C. Для измерения температур
свыше 1000 °C могут использоваться термопары из платины и
платинородиевых сплавов.
Преимущества термопар:
• Большой температурный диапазон
• Быстрота реакции
• Компактность конструкции
• Очень высокая устойчивость к вибрациям
• Долговременная стабильность
• Надежная конструкция
Термопары используются в следующих и других сферах:
• Химическая промышленность
• Фармацевтическая промышленность
• Электроснабжение
• Машиностроение
• Производство продовольствия и напитков
• Горнодобывающая промышленность
• Металлургическая промышленность
• Керамическая и стекольная промышленность
3-3
РДТ и термопары
Раздел
4
Установка корпуса
Правила и инструкции
стр. 4-1
Нагрузка
стр. 4-1
Момент затяжки
стр. 4-1
Установка корпуса
стр. 4-1
Установка керамического корпуса
стр. 4-2
Подключение датчиков
стр. 4-2
ПРАВИЛА И
При установке корпуса соблюдайте следующие указания.
ИНСТРУКЦИИ
VDE/VDI 3511
Техническое измерение температур / указания
VDE/VDI 3512
Регулировка для измерения температур
AD - инструкции(1)
Сосуды, работающие под давлением, рабочей группы
TRB - технические указания по конструкции емкости(1)
Vd - нормативы TDV (1)
Нагрузка
Указанная на чертеже нагрузка относится к поставляемому корпусу.
Данные о нагрузках, включенные в стандары для каждого типа,
действительны для корпусов согласно стандартам DIN 43763 и DIN 43772.
Момент затяжки
Начальные моменты для резьбовых соединений вворачиваемого типа
Относится к резьбовым соединениям вворачиваемого типа согласно
стандартам DIN 43763 и DIN 43772, а также к соответтвующим корпусам
согласно спецификациям заказчика.
G 3/8, G 1/2
50 Нм
G 3/4
100 Нм
Указанные выше начальные моменты также используются для
соединительных колец с подобными резьбами.
Установка корпуса
Установка корпуса с фланцевым креплением.
Уплотнение необходимо выбрать согласно требованиям. При установке
уплотнения необходимо использовать надежную опору. Винты крепления
следует закручивать равномерно и крест-накрест.
(1) Необходимо учитывать в случае привариваемых гильз. Материал, сварочный шов и
проверка под давлением соглано рабочим условиям.
Справочное руководство
00809-0307-2654, ред. BA
РДТ и термопары
Сентябрь 2009 г.
Установка
Установка керамического корпуса в установках при рабочей температуре
керамического корпуса
Температура установки:
•
1600 °C скорость установки: 1-2 см/мин.
•
1200 °C скорость установки: 10-20 см/мин.
Подключение датчиков При подключении датчика необходимо соблюдать требования указаний
производителя по монтажу, подключению и проверке.
4-2
Справочное руководство
00809-0307-2654, ред. BA
Сентябрь 2009 г.
РДТ и термопары
Приложение A Предельные отклонения
основных значений
Таблица A-1. Предельные отклонения основных значений согласно требованиям DIN IEC 751 и DIN 43760
Основные значения
Предельные отклонения
Согласно DIN IEC 751
Согласно DIN 43760
Согласно DIN 43760
Платиновые
Никелевые элементы
Согласно DIN IEC 751 Платиновые
Никелевые элементы
элементы РДТ
РДТ
элементы РДТ
РДТ
Класс A
Класс B
°C
Ом
Ом/К
Ом
Ом/К
Ом Соотв. °C
Ом Соотв. °C
Ом Соотв. °C
–200
18,49
0,44
±0,24
±0,55
±0,56
±1,3
–100
60,25
0,41
±0,14
±0,35
±0,32
±0,8
–60
69,5
0,47
-
±1,0
±2,1
0
100,0
0,39
100,0
0,55
±0,06
±0,15
±0,12
±0,3
±0,2
±0,4
100
138,5
0,38
161,8
0,69
±0,13
±0,35
±0,30
±0,8
±0,8
±1,1
200
175,84
0,37
240,7
0,90
±0,20
±0,55
±0,48
±1,3
±1,6
±1,8
250
289,2
1,04
±2,3
±2,1
300
212,02
0,35
±0,27
±0,75
±0,64
±1,8
400
247,04
0,34
±0,33
±0,95
±0,79
±2,3
500
280,90
0,33
±0,38
±1,15
±0,93
±2,8
600
313,59
0,33
±0,43
±1,35
±1,06
±3,3
700
345,13
0,31
±1,17
±3,8
800
375,71
0,30
±1,28
±4,3
850
390,26
0,29
±1,34
±4,6
A-1
Справочное руководство
00809-0307-2654, ред. BA
Сентябрь 2009 г.
РДТ и термопары
Приложение B Предельные отклонения
для термопар
Таблица B-1. Предельные отклонения для термопар согласно требованиям DIN IEC 584-2
Класс
1
2
3(1)
Предельные отклонения(2)
0,5 °C или 0,004 x |t|
1 °C или 0,0075 x |t|
1 °C или 0,015 x |t|
(a)
Предельные отклонения относятся к следующим диапазонам температур
Тип T
-40 °C до 350 °C
-40 °C до 350 °C
-200 °C до 40 °C
Предельные отклонения(2)
1,5 °C или 0,004 x |t|
2,5 °C или 0,0075 x |t|
2,5 °C или 0,015 x |t|
(±)
Предельные отклонения относятся к следующим диапазонам температур
Тип E
-40 °C до 800 °C
-40 °C до 900 °C
-200 °C до 40 °C
Тип J
-40 °C до 750 °C
-40 °C до 750 °C
--
Тип К
-40 °C до 1000 °C
-40 °C до 1200 °C
-200 °C до 40 °C
Предельные отклонения(2)
1 °C или [1+9t-1100) x 003] °C
1,5 °C или 0,0025 x |t|
4 °C или 0,005 x |t|
(±)
Предельные отклонения относятся к следующим диапазонам температур
Типы R и S
0 °C до 1600 °C
0 °C до 1600 °C
--
Тип B
--
600 °C до 1700 °C
600 °C до 1700 °C
(1) Термопары и провода термопар обычно имеют предельные отклонения параметров согласно данным приведенной выше таблицы,
действительные для диапазона температур выше -40 °C. Предельные отклонения параметров термопар из одинакового материала при
температурах ниже -40 °C могут быть превышены, как указано для класса допуска 3 в стандарте DIN IEC 584-2. Для заказа специальных
термопар с предельными отклонениями параметров по классам точности 1, 2 или 3 заказчику необходимо выбрать специальные
материалы.
(2) Предельные отклонения для термопар указаны в градусах по Цельсию или в процентах измеренной температуры в градусах Цельсия.
Используется большее значение.
|t| = Температура в градусах Цельсия
B-1