温度传感器故障

温度传感器分为两大类：热电偶 (TC) 和电阻温度检测器 (RTD)。

讨论选择过程的资源有很多，因此在本次讨论中，我们将集中讨论这些资源在操作中的表现，以及每个资源可能出现的问题。

传感器元件通常封装在不锈钢护套中，然后将其插入热电偶套管中。

一些传感器和热电偶套管组合作为匹配组配对，旨在精确配合以实现zui佳传热和高精度。

其他方法使用分片组件，由安装人员将它们紧密匹配。

一些用户更喜欢将每个 TC 或 RTD 直接连接到主机系统输入，但这会使安装复杂化并会影响性能。

例如：

●从传感器到输入卡的热电偶电缆必须与传感器匹配。如果需要安装不同类型的传感器，则必须更改布线。
●同样，输入卡必须与传感器匹配，尽管有些输入卡允许多个选项。
●来自 TC温度传感器 或 RTD温度传感器的微弱信号无法远距离发送，并且会受到电气干扰引起的问题。

在传感器附近添加一个温度变送器可以消除所有这些问题：

●带有 HART 或数字协议（如基金会现场总线）的 4–20 mA 提供了更强大的信号，可以发送更远的距离。
●不需要特殊的布线，也不需要特殊的输入卡。
●大多数变送器与各种 RTD温度传感器和热电偶类型配合使用，以便在需要时轻松更换传感器。
●多路传输器可以捕获多个传感器的数据，并通过一根电缆将其发回。
●智能变送器可以收集和发送诊断、校准和其他数据。
●无线HART 变送器也是一种选择，无需接线和控制系统输入（可能供不应求）。这些智能变送器具有内置电源模块，无需任何维护即可运行多年。

虽然这些功能都很有用，但许多应用中zui重要的进步是变送器的智能：将传感器和变送器组合变成能够向主机系统发送诊断信息的智能仪器的能力。

当温度传感器出现机械老化或接线和端接问题时，它们会显示出明显的迹象。

这些可以被发射器发现并用于在初期问题升级为故障之前引起人们的注意。

许多温度测量应用都受到电噪声、尖峰信号和信号丢失的影响。

噪声可能来自电磁干扰，通常由无线电、电机和闪电引起。

其他问题可能由接线问题、机械冲击或振动引起。这些可以被复杂的发射器检测、诊断甚至纠正。

即使传感器和变送器之间的紧密耦合，噪声或压差仍然可能是个问题，因此大多数用户应用阻尼来抑制影响。

虽然阻尼可以提高稳定性，但它会在过程温度快速变化时增加响应时间。

更好的方法是使用变送器内置的信号验证功能，作为其信号处理和诊断功能的一部分。

热套管内温度传感器的热惯性使得在半秒内测量极快的温度变化（即 200 °C 至 400 °C），这在物理上是不可能的。

即使发射器看到连续读数之间的这种瞬时变化，它也可以合理地假设变化是尖峰（如果变化为负，则为下降），并简单地重复zui后一次良好的测量。
这种方法提供了稳定性，没有阻尼或缓慢的响应，防止整个系统被不必要地破坏，但它不应该应用于测量可以合法地看到快速全量程偏移的地方。

尽管极端机械冲击事件可能会损坏传感器，但大多数故障是由持续振动、端子松动、连接腐蚀或化学侵蚀引起的。

这些会削弱传感器和接线，导致尖峰和下降的数量随着时间的推移而增加。这些也会导致传感器漂移，随着时间的推移降低精度。

发射器可以检测和趋势这一数量不断增加的问题，以预测即将发生的故障，及早提醒维护人员以防止总信号丢失。

信号验证深入挖掘传感器本身的状况，这可以提高温度测量的安全性和可靠性。

当涉及快速响应时间或高温 (>600 °C) 并且不需要高精度时，TC 通常比 RTD 更受欢迎。

TC温度传感器在物理上通常比RTD温度传感器更坚固，但它们可能会以不易察觉的方式出现故障。

不同导线连接的尖端处的结点是温度测量点，但是如果物理冲击或振动破坏绝缘并且两根导线在其他地方形成接触，这个新的接触点将成为温度测量点，无论它可能在哪里是。

由于这个新结总是远离热过程，在大多数碳氢化合物应用中，受损的TC读数会很低，但在低温应用中则相反。

大多数过程在运行过热时都是危险的，因此低读数会产生安全风险。
现代智能温度变送器可配置为接受 RTD温度传感器 或 TC温度传感器 输入。当配置为 TC 时，变送器使用其电压电路来确定温度。

但变送器也可以使用其电阻测量电路（可与 RTD 一起使用）来监测 TC 的电阻。

虽然 TC 的电阻不能用于确定温度，但它确实有助于检测和预测故障。

TC 电路电阻的变化可以暗示几件事。如果电阻变为无穷大，则电路是开路的。如果电阻从其正常水平下降，则可能存在短路。如果电阻增加，电线或终端可能会腐蚀。

这些变化可能是即时的，但更多时候是渐进的，因此测量和趋势电阻变化并分析结果可用于预测故障并提高可靠性。

当温度测量对过程特别重要时，可以选择冗余传感器。

温度传感器相对便宜，一些变送器能够接受和处理来自多个传感器的信号。如果来自两个传感器的测量值相差一个编程到变送器中的量，它可以提醒操作员注意问题。

同样，如果一个传感器出现故障，自动备用切换允许变送器立即从主传感器切换到备用传感器，从而减少丢失温度读数的机会。此热功能可与双元件传感器或两个独立传感器一起使用。

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