如何校准热电偶温度变送器

如何校准热电偶变送器？你如何模拟热电偶？什么时候使用零度参比端？如果您的测量结温发生变化怎么办？
回答一
大多数人使用热电偶模拟器来校准温度变送器。您通常可以设置它们以生成多种热电偶类型。只需确保用于将模拟器连接到变送器的热电偶引线是正确的电线类型。

“校准”热电偶是另一回事——因为实际上它有效或无效。你可以把它拉起来放在浴缸里，尽管很少有人真正这样做。然而，如果它很关键，大多数人会花时间将热电偶放入浴槽或干燥块中，或者至少对照另一个热电偶或其他一些方法来交叉检查读数。

零度连接点稍微复杂一些。基本上任何时候连接两个不同的金属都会产生轻微的毫伏信号。这就是热电偶——两种不同的金属焊接在一起，根据结点的温度产生不同的电压。当您运行热电偶电路时，您尝试在整个电路中使用与热电偶相同的金属——也就是说，您运行与热电偶匹配的热电偶线，并使用相同类型的特殊热电偶接线端子。这消除了任何额外的结点——相同的金属总是与自身相连。但是，在某些时候，您必须连接到某种具有铜接线端子的设备（发射器、指示器等）。不幸的是，这会在铜接触电线的地方产生另一个热电偶结。

为了解决这个问题，大多数设备都内置了冷端补偿电路，可自动感应接线盒的温度并从读数中减去影响。现在几乎每个发射器和读出设备都将其作为标准功能内置——只有较旧的设备才会缺少它。

回答二
与来自传感器和信号接线和连接的噪声和误差相比，正确校准的具有正确量程的智能温度变送器的误差通常可以忽略不计。使用 Class 1 特殊等级而不是 Class 2 标准等级热电偶和延长引线可使精度提高 50%。由于跨度大且无法个性化校准，使用热电偶输入卡代替智能变送器会引入大误差。

热电偶 (TC) 漂移每年可在 1 至 20 华氏度之间变化，重复性可在 1 至 8 华氏度之间变化，具体取决于 TC 类型和应用条件。对于要求高精度的关键操作，所需的传感器校准频率是有问题的。虽然干块校准器比湿批更快，并且可以覆盖更高的温度范围，但从过程中移除传感器会破坏操作，与简单的变送器校准相比，所需的时间仍然相当可观。zui好的办法是进行单点温度检查，以补偿由于漂移和制造公差引起的偏移。

在蒸馏塔应用中，当校准或更换热电偶时，操作人员对糟糕的塔性能感到困惑和恼火。事实证明，操作已经回到了一个温度设定点，该设定点有效地补偿了热电偶测量中的偏移。即使在意识到由于更精确的热电偶而需要新的设定点之后，找到zui佳设定点也需要数月到数年的时间。

温度是色谱柱控制的关键，因为它是组成的推断。这对于反应器控制也很关键，因为反应速率决定了工艺容量和选择性，工艺效率和产品质量受温度的影响很大。在这些工作温度低于 400 华氏度的应用中，电阻温度检测器 (RTD温度传感器) 是更好的选择。表 1 比较了热电偶和 RTD 温度传感器性能。

表 1：温度传感器精度、准确度、信号、尺寸和线性度
阶梯式热套管的插入长度应大于尖端直径的 5 倍 (L/D > 5)，以zui大程度地减少热从热套管尖端到管道或设备连接的热传导误差，并且插入长度应小于尖端的 20 倍直径 (L/D < 20) 以zui大限度地减少尾流频率的振动。应由供应商进行长度计算，以确认热传导误差和振动损坏不是问题。阶梯式热套管可减少错误和损坏，并提供更快的响应。弹簧加载接地热电偶如图 1 所示，护套和热套管内壁之间的环形间隙zui小，可提供zui快的响应，zui大限度地减少由滞后于实际过程温度的传感器尖端温度引入的误差。

图 1：用于护套 TC 或 RTD 温度传感器的弹簧加载压缩接头
热套管材料必须具有耐腐蚀性，并在可能的情况下具有导热性，以zui大限度地减少传导误差或响应时间，以zui重要的为准。热套管的锥形尖端必须靠近管道的中心线，并且热套管的锥形部分必须完全越过设备壁，包括任何挡板。对于色谱柱，应使用显示zui大和zui对称的温度变化以增加和减少受控流量的位置。模拟可以帮助找到这一点，但明智的做法是使用多个连接以通过现场测试确认zui佳位置，热套管的尖端必须看到液体，这可能需要更长的延伸长度或安装在降液管的另一侧以避免由于下降管的液位下降，尖端处于气相。

对于 600 摄氏度以上的 TC，确保护套材料与 TC 类型兼容。对于高于护套温度限制的 TC，请使用具有zui佳导热性和设计的陶瓷材料，以zui大限度地减少测量滞后时间。对于高于具有气态污染物或还原条件的护套温度限制的 TC，使用可能已吹扫的初级（外部）和次级（内部）保护管以防止 TC 元件受到污染并提供更快的响应。

小直径管道（例如，小于 12 英寸）的热电偶套管的zui佳位置是在面向上游的管道弯头中，以zui大化管道中心的插入长度。如果固体磨损是一个问题，可以将热套管安装在面向下游的弯头中，但需要更长的长度以减少涡流产生的噪音。如果管道半填充，则安装应确保阶梯式热电偶套管的变窄直径处于液体中而不是蒸汽中。

热电偶套管的位置必须位于流汇合处或换热器管侧出口的足够下游，以实现流的再混合。由于运输延迟的增加，该位置不能太靠近下游，这是活塞流的停留时间，即出口或接头与传感器位置之间的管道体积除以管道流量（体积/流量）。对于 25 倍管道直径 (L/D = 25) 的长度，几秒钟的回路死区时间增加并不像由于均匀性差而导致的信噪比差那样有害。对于减温器，为了防止水滴产生噪音，热电偶套管必须提供大于 0.3 秒的停留时间，对于高气体速度，这可能比液体热交换器所需的距离远得多。

为了获得更高的可靠性和更好的诊断，可以使用双隔离传感元件，但更有效的解决方案是冗余安装热电偶套管和变送器。三个完全冗余测量的中间信号选择提供zui佳的可靠性和zui小的漂移、噪声、可重复性和缓慢响应的影响。来自中间信号选择的测量对于一次测量的任何类型的失败都有效。还获得了相当多的知识，可以避免将每个测量值与中间值进行比较的问题。

假设没有污染或原材料变化，传感器中的漂移显示为相同生产率下不同的平均控制器输出。传感器的重复性差表现为温度控制器输出的过度变化。对于控制器增益高的非常严格的控制，假设控制器正确调整并且阀门具有平滑一致的响应，则传感器输出中的传感器可变性zui为明显。

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