铂热电阻

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铂热电阻范文第1篇

关键词:Pt100热电阻; 牛顿法; 解析法; 特性分析

中图分类号:TP212.11; TP301.6 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)11-0135-03

Characteristic Analysis of Newton Method and Analytical Method in Temperature

Computation of Pt100 Platinum Resistor

ZHANG Li 1, DONG Yin-li2

(1. Shaanxi Post and Telecommunication College, Xianyang 712000, China;2. Xi’an Eurasia University, Xi’an 710065, China)

Abstract: The application characteristic of Newton method and analystic method is analyzed for the problem of temperature-resistance computation of Pt100 platinum resistor. The absolute accuracy and relative operating speed of both methods are compared under the condition of VC6.0 program. The results show that Newton method has higher calculation accuracy and faster operation speed than analytical method. Although analytical method has no any modeling error theoretically, it shows a severe numerical calculation error in practice. Therefore, Newton method is an appropriate algorithm for the temperature computation of Pt100 platinum resistor. It has a widely application value in the industry control domain.

Keywords: Pt100 platinum resistor; Newton method; analytical method; characteristic analysis

0 引 言

Pt100 铂热电阻通常和显示仪表、记录仪表、电子计算机等配套使用,可直接测量各种生产过程中-200～+850 ℃范围内的液体、蒸汽和气体介质以及固体表面温度。Pt100 铂电阻具有抗震性能好,测温范围广,测量精度高,机械强度高,耐压性能好等特点,且电阻率较大,电阻Rt与温度t的关系为正比例系数的单调函数,实际测量中有良好的重复性,因此在工业应用非常广泛。

在使用Pt100 铂热电阻进行温度计算时,由温度t求电阻值Rt的公式已经存在,参见文献[1]。然而工程应用中,一般用测量得到电阻值Rt,通过反解t-Rt的公式找到与之对应的温度值t,从而实现温度测量。现代化温控系统一般都采用以计算机为核心的自动系统,这些系统中具体的计算算法需要通过编程语言实现(一般是C语言)。通常,Pt100铂热电阻由Rt求t的方法有解析法、数值法两大类。解析法的公式,文献[2]已经给出,该公式在计算机编程实现中的具体计算特性有待研究。文献[3]比较了牛顿法和二分法两种数值方法在处理铂热电阻温度计算问题中的特性,说明牛顿法在该问题的解决方面具有优良的特性。本文侧重于探讨牛顿法、解析法的计算特性,对二者的精度和求解速度给出分析。

一般认为,基于数学解析的算法没有理论误差,多数情况下是较为理想的方法,但无论何种算法,在计算机编程实现中,数值计算的误差均不可避免,有时甚至会显著到成为一个问题。

本文针对Pt100热电阻的相关计算,分别采用牛顿法和解析法,在VC 6.0编程环境下解算问题,比较了二者的求解精度和速度,发现解析法在数值计算过程中呈现了较为显著的数值误差,在精度和求解速度上都落后于牛顿法。以下给出具体分析。

1 Pt100铂热电阻温度计算

1.1 计算关系式

根据文献[1],由温度计算阻值的公式如下:

Rt=R0(1+At+Bt2+C(t-100)t3),

t∈[-200,0]

R0(1+At+Bt2),t∈(0,850]

(1)

式中:参数R0=100.00 Ω(0 ℃时的标准电阻);A=3.908 02×10-3 ℃-1;B=- 5.802×10-7 ℃-2;C=-4.273 50×10-12 ℃-4。

从式(1)可以看出,已知Rt计算t分为两段。在t∈(0,850]区间,是一元二次方程求根问题,其解析关系式的定解公式比较简单,不是本文探讨的关键;而在t∈[-200,0]区间,已知Rt求t,是一元四次方程求根问题。

一元四次方程可以有解析解,一般会有4个根(含复数形式的根),根据文献[4],式(1)的实根解析表达式为:

t=-m′-

m′2-4n′2,Rt≤R0

(2)

式中:

m′=a2-a24-b+u0;

n′= u0 2-u20 4-d;

a=-100;b=B/C;c=A/C;d=R0-RtCR0;

u0=3-q2+q22+p33+

3-q2-q22+p33+b3;

p=-b2/3+ac-4d;

q=2b227-13(4bd-abc)+a2d+4bd-c2。

其中:参数R0,A,B,C与式(1)相同。

为了检验解析法算法程序的计算特性,本文在VC 6.0编程环境下,按照上述公式实现了解析法的计算步骤,再对比数值方法(以牛顿法为代表)来分析两种方法的精度和速度。

需要说明的是,由于VC 6.0编程环境下的标准数学库中没有求立方根的函数,而u0的表达式又是求表达式的立方根,因此,可选的替代方法分别是采用求1/3次幂或通过对数/指数函数来实现求立方根的运算。

以下简单分析用数值方法解决该问题的要点。

一般来说,用数值方法进行多项式求根,大致需要三个步骤:

(1) 判定根的存在性;

(2) 确定根的分布范围,即将每一个根用区间隔离开来;

(3) 根的精确化,即根据根的初始近似值,按某种方法逐步精确化,直至满足预先要求的精度为止。

一般的多项式,判定其根的存在性是需要证明的。而在这个问题中,由其特定的工程物理背景可以肯定,在[-200,0] 和(0,850]两个区间内,实根是确实存在的。

根据式(1)可得:

f(t) = t4-100t3 + BCt2 + ACt + 1C1-RtR0

(3)

式中:参数R0,A,B,C与式(1)相同。

则已知Rt求t的问题,转化为求f(t)=0的方程根问题。

1.2 牛顿法和解析法的计算过程分析

1.2.1 牛顿法的计算步骤

(1) 给出初始近似根x0及精度ε。

(2) 计算

x0-f(x0)f′(x0)=x1

。

(3) 若|x1-x0|

(4) 输出满足精度的根x1,结束。

牛顿法的特点是计算函数必须可导,需要计算导数,由(3)可得:

f′(x)=4x3-300x2+2BCx+AC

(4)

能够满足牛顿法应用的要求。

1.2.2 解析法的计算步骤

根据式(2),计算步骤如下:

(1) 已知R0,Rt,A,B,C求出a,b,c,d;

(2) 根据a,b,c,d 求出p,q;

(3) 根据p,q,b求出u0;

(4) 根据a,b,d,u0求出m′,n′;

(5) 根据m′,n′求解t。

解析法根据式(2)求解出对应的温度值,理论上没有模型误差,当然,解析法在程序运算中,仍不可避免会有数值计算误差,下文将进行定量分析。

2 牛顿法与解析法计算特性分析

2.1 误差对比

计算误差是评价算法实现特性的重要条件。

在温度t∈[-200,0]区间,分析牛顿法精度ε设定为1×10-6时的计算结果,与解析法计算结果进行对比,分析两种方法的最大误差。通过在该区间均匀抽取100个数据点,在这些数据点上比较两种算法的绝对误差,得到图1。

从图1可以看出,牛顿法的绝对误差非常小,图中所列出的数据点,即使是误差较大的部分,也集中在1×10-10量级,比数值算法的基本约束精度ε=1×10-3低7个量级,精度特性非常好。

与之相比,解析法虽然没有模型误差,但数值计算误差比较显著,在t=-200位置,误差达到4.1×10-1,之后慢慢减小。从原始数据分析,牛顿法的最大绝对误差是2.5×10-10,解析法的最大绝对误差为4.1×10-1。从最大绝对误差来看,解析法是牛顿法的1.64×109倍(4.1×10-1 / 2.5×10-10= 1.64×109 )。

因此,解析法求得的数据点,在[-200,0]区间整体误差较大,其最大数值计算误差比牛顿法高9个量级。

图1 误差比较图

牛顿法是数值算法,还可以通过调整精度约束ε来控制迭代计算的求解精度,而解析法是直接完成一系列公式的运算,既没有迭代过程,也没有类似牛顿法中ε这样一个能够控制精度的量,因此解析法的求解精度是不可控制的。

同时,由于解析法的误差来源是浮点计算的截断误差,这种误差是无法从根本上消除的。

2.2 相对运行速度比较

算法的运行速度也是一个很实用的评价指标,运行速度快的算法有更高的应用价值。解析法的程序流程是固定的,不存在循环和迭代,因此在运行环境不变的前提下,其运行速度也是固定的。然而,牛顿法的运行速度则受ε的影响,随着ε的变化,牛顿法的循环迭代次数会发生变化。

以解析法为参照,分析牛顿法在各种ε约束下的运行速度,并对二者进行了对比。

在t的[-200,0]区间,均匀抽取数据点,两种算法分别完成同样次数的循环,记录运行时间,得到结果如表1所示。

牛顿法求解时间虽受ε制约,但在表1所示的ε范围内,牛顿法的计算过程运行速度整体比解析法的速度快;随着计算精度ε的提高,牛顿法的运行时间会变长,但直到ε达到1×10-5时,解析法所需时间仍然比牛顿法长,是牛顿法的1.012 8倍。

表1 相对运行速度比较

精度ε

时间 /s

牛顿法解析法

运行时间之比

不同精度的牛顿法解析法与牛顿法比较

1×10-20.947

1×10-31.035 6

1×10-41.091

1×10-51.139 2

1.153 8

0.947/0.947=11.153 8/0.947=1.218 4

1.035 6/0.947=1.093 61.153 8/1.035 6=1.114 1

1.091/0.947=1.152 11.153 8/1.091=1.057 6

1.139 2/0.947=1.2031.153 8/1.139 2=1.012 8

*注:解析法运行时间与ε无关。

解析法计算一个数据点,除了基本的浮点乘法、加法计算外(约40次乘法、20加法),还需要完成至少4次开平方、2次开立方计算,开平方、开立方都涉及函数调用,在一个计算流程中需要6次函数调用,这可能是程序执行速度较慢的主要原因。

相比之下,牛顿法一次迭代中,只需要计算约22次浮点乘法和9次加法,再加上在表1所示的4种ε条件下,计算一个数据点,最多迭代4次,整个计算过程不涉及任何数学函数调用,这可能是速度快的一个主要原因。

分析表明,解析法主要的浮点精度损失出现在计算u0的环节上,u0表达式需要求两个立方根之和,由于VC 6.0标准库中没有求立方根的函数,立方根计算只能通过求1/3次幂、或者通过对数/指数函数对来解决,由于浮点截断误差在幂函数等运算中的传播和扩展,使得解析法的计算温度无论采用何种编程方式,整体都呈现出了较大的数值误差。

3 结 语

通常解析方法是没有理论误差的,应当具有最好的计算精度。然而,在Pt100铂热电阻温度计算问题中,解析表达式虽无模型误差,却呈现出了较为明显的浮点误差,或者说在浮点计算过程中,精度损失比较显著。牛顿法则表现出了更高的求解精度、更低的计算误差,而且相对运行速度比解析法快。这表明在Pt100铂热电阻温度计算中,牛顿法是一个较好的选择。使用牛顿法进行Pt100铂热电阻温度的计算, 可以利用计算机得到快速精确的温度结果,因此在工业控制领域具有广泛的应用价值。

参考文献

[1]李吉林. 90国际温标:常用热电偶、热电阻分度表[M] . 北京:中国计量出版社,1998

[2]杨平,李志斌.常用热电阻的温度-阻值变换的解析计算\.传感器技术,2002,21(1):38-41.

[3]张莉,姜建国.牛顿法在Pt100铂热电阻温度计算中的应用特性分析\.现代电子技术,2008,31(6):146-148.

[4]国家计量总局.计量器具检定规程汇编(温度部分)[M].北京:中国计量出版社,1982.

[5]钱焕延.计算方法\.西安:西安电子科技大学出版社,2006.

[6]韦以明.电桥温度计的实验研究[J].现代电子技术,2007,30(4):28-31.

[7]吴光荣,章剑雄.基于ZigBee的高压开关柜无线温湿度监测系统\.现代电子技术,2008,31(20):169-171.

[8]刘振全,王汉芝.金属热电阻传感器在多路温度监控系统中的应用[J].传感器世界,2006(12):26-27.

[9]傅民仓,冯立杰,袁俊飞.基于PIC单片机的热敏电阻数字化方法[J].现代电子技术,2006,29(5):76-78.

铂热电阻范文第2篇

关键词 工业热电阻；不确定度；评定

中图分类号：TM93 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0085-03

用于检定工业热电阻的自动测量系统，根据国家计量检定规程（JJG 229-2010）对不确定度分析时可以在0℃点、100℃点，现以B级工业铂热电阻的测量为例。

1 冰点（0℃）

1.1 数学模型，方差与传播系数

根据规程，被检的R（0℃）值计算公式为

（1）

式中：R（0℃）―被检热电阻在0℃的电阻值，Ω；Ri―被检热电阻在0℃附近的测得值，Ω；R*（0℃）―标准器在0℃的电阻值，通常从实测的水三相点值计得，Ω；Ri*―标准器在0℃附近测得值，Ω。

上式两边除以被检热电阻在0℃的变化率并做全微分变为

将微小变量用不确定度来代替，合成后可得方差

（2）

此时灵敏系数c1=1，c2=1，c3=-1。

1.2 标准不确定度分量的分析计算

1.2.1 项分量

该项分量是被检热电阻在0℃点温度ti上测量值的不确定度。包括有：

1）制冷恒温槽温场均匀性，不应大于0.01℃，则半区间为0.005℃。均匀分布，故

2）由电测仪表测量被检热电阻所带入的分量。

本系统配用电测仪表多为6位半数字表（如K2000，HP34401等），在对100 Ω左右测量时仍用100 Ω档，此时数字表准确度为100×10-6×读数+40×10-6×量程

对工业铂热电阻Pt100来说，电测仪表带入的误差限（半宽）为

δ被=±（100×100×10-6+100×40×10-6）=±0.014 Ω

化为温度：

电阻随温度变化率0.391。

该误差分布服从均匀分布，即

3）对被检做多次检定时的重复性。本规范规定在校准自动测量系统时以一稳定的B级被检铂电阻作试样检3次，用极差法考核其重复性，经实验最大差为4 mΩ以内。通道间偏差以阻值计时应不大于2 mΩ，故连同通道间差异同向又叠计在内时，重复性为6 mΩ，约0.015℃，则

℃

4）被检热电阻自热效应的影响。以半区间估计为2 mΩ计约5mK。这种影响普遍存在，可视为两点分布。故

1.2.2 项分量

标准器以实测的Rtp*值进行计算，故该误差分量以二等铂电阻温度计检定规程中规定在检定过程中Rtp的允许变化不超过5mK来计入。半区间为2.5mK，呈正态分布，即

1.2.3 项分量

该分量是使用标准器时测量过程中引入的，包括：

1）电测仪表测量标准器时引入的。

标准铂电阻与被检热电阻用同一电测仪表，使用的是100 Ω挡，此时数字表的准确度为100×10-6×读数+40×10-6×量程，而标准器为了排除不同电测带入的系统误差入标准器因应力等引起Rtp值的变化，要求用同一电测测量其Rtp值和Rt值，以比值Wt=Rt/Rtp来计算实际温度，此时如以电测仪器的准确度分别计算对Rt、Rtp项的贡献是不对的，这两项值相关。推导如下：

Wt=Rt/Rtp全微分，得

（3）

对微小变量dRt、dRtp的计算，可以电测仪器的指标及Rt、Rtp值什入，式（3）

变为

=

= （4）

所以用比值W计算时，电测仪器对标准铂电阻测值引入的极差（以标准铂电阻温度计的典型值计，也可套用某支具体标准铂电阻温度计值）为

换算成温度℃。此值为半区间，服从均匀分布，即

2）标准铂电阻温度计的自热影响。按二等标准铂电阻温度计检定规程，它的自热允许值不应大于4mK。按均匀分布，以半区间计入，即

3）标准铂电阻温度计计算温度的计算误差。根据ITS-1990，其内插公式的非惟一性1mK，可按两点分布对待且可靠程度很高，故

u3.3=1/2×1=0.5mK

1.3 冰点的标准不确定度分量一览表

冰点的标准不确定度分量一览表见表1。

1.4 冰点的合成标准不确定度，有效自由度与包含因子

u2c冰=32+212+92+52+0.972+0.0012+1.22+0.52=558.6

uc冰=23.6mK

1.5 冰点的检定结果扩展不确定度

U95=2×23.6=47.2mK，k=2，取0.05℃

2 100℃点

2.1 数学模型，方差与灵敏系数

根据规程，被检工业铂电阻R100的计算公式为

R（100℃）==

（5）

式中：R（100℃）―被检热电阻在100℃点的测得值，Ω；Rb―被检热电阻在100℃点附近的测得值，Ω；R*b―标准器的测得值，Ω；W*100―标准器证书上的W100比值；R*tp―检定时用系统所配电测仪器实测得标准器的水三相点值，Ω。

实际上，标准器全为比值计算温度，分读表也只有比值的变化率（dW/dt）*，式（5）还需变形，因为（dR/dt）*=（dW/dt）*R*tp，所以

=

=

=Rb-97.93W*b+97.93W*100 （6）

式中：W*b―标准器在tb点测得的阻值R*b与同一电测实测得的水三相电值与R*tp之比；其余同式（5）。

式（6）为本分析的数学模型。对式（6）进行全微分得

dR100=dRb-97.93dW*b+97.93dW*100

将变量以分量不确定度代之合并成可得方差计算公式，即

可见灵敏系数c1=1，c2=-97.93，c3=97.93。

2.2 标准不确定度分量的分析计算

2.2.1 Rb项

本项为检定时该系统测量被检热电阻所引入的不确定度来源。它包括有：

1）温场均匀性影响。恒温水槽水平均匀性为0.01℃。以标准器所在孔位为基点，以半区间等概率分布计入，则有

2）温场的变化波动影响。本规范规定了热电阻自校系统的恒温特性为0.04℃/10min，以测量时间为5 min变化计为0.02℃，以标准器值为在被检项上有半区间、均匀分布的不确

定，即

电测仪器测被检电阻所带入的分量。

在100℃附近被检工业铂热电阻Pt100的阻值约为138.51 Ω左右。电测仪表用1 kΩ档带入的极限误差为

即约

呈均匀分布，以半区间计入为

3）测量的重复性。本规范规定系统的重复性实验以三次等精度重复测量结果的最大差不大于12 mΩ（单一通道），而各通道间偏差允许不大于2 mΩ，按同向叠加即使用任一通道的重复性为14 mΩ即0.037℃。根据JJF 1059―1999，使用三次间极差法计算单次实验标准差时极差系数为1.64，即

4）被检铂热电阻的自热影响。在沸点由于温度较高，根据实验观察，外部热效应影响较少，但被检的阻值较大，内部热效应有一定程度的增大，故仍可按0℃点的估算。

u1.5=5mK，v1.5=5，两点分布。

2.2.2 W*b项

该项是检定时对标准器在检定点tb上的测量所包含的各不确定度来源。它包括有：

1）电测仪器测标准器值时带进的。对标准器测量仍为100 Ω档，由此分析式（4），得

此处即

以半区间计入，均匀分布处理，即

2）标准器R*tp变化所带入的。标准器在热过程中Rtp值会发生变化。检定工业铂热电阻过程并不要求每次测量完后即检水三相点值。所以该变化的影响将直接带入计算结果中。该变化量以合格的标准器在检定过程中Rtp的允许变化量5mK计，换算成W值即1.995×105以半区间计入并认为属均匀分布，则

3）标准器的自热影响在tb点外部温度较高，且直接插于强迫对硫的介质中时可忽略不计。

4）标准器的计算公式不确定度同0℃的，但按100℃附近的dW/dt换算成比值，即u2.3=3.868×10-3×0.5×10-3=1.934×10-6，两点分布。

2.2.3 W*100项

该项分量为标准器在100℃的检得结果不确定度。根据我国中温量传系统颁布数据，二等标准器W100的扩展不确定度为6mk（p=0.99），正态分布，换算成比值W100时，即2.321×105，得

2.3 100℃点的标准不确定度分量一览表

100℃点的标准不确定度分量一览表见表2。

2.4 合成不确定度，有效自由度与包含因子

2.5 100℃点结果扩展不确定度

U95 k=2

3 结论

经本规范校准的系统在0℃点的检定结果不确定度为U95=0.05℃。，能满足开展检定工业热电阻对0℃点的要求。

在100℃点的检定结果扩展不确定度为U95=0.09℃。

，满足开展检定的要求。

参考文献

铂热电阻范文第3篇

【关键词】热电偶；补偿导线；温度测量；热电势

热电偶是工业生产中最常用的感温元件之一。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响，测量范围广。其特点为测量精度高结构简单、稳定性好。补偿导线种类很多，价格低廉、性能良好而在工矿企业温度测量中广泛应用。

一、问题的提出

由两种不同的金属或合金组成的闭合回路，是最简单的热电偶回路，这两种不同的金属或合金组合就称为热电偶。热电偶在工业应用很广泛。测量仪表一般安装在远离热源和环境温度比较稳定的地方，热电偶的接线盒距被测对象很近，必须用导线把热电偶参考端与仪表连接。用普通铜导线连接则热电偶参考端温度较高且不稳定，给测量带来很大误差，若将热电极延长使热电偶参考端远离热源，理论可以，实际应用中会造成热电极材料的很大浪费，选用补偿导线最合适。它的特点是在0-100℃或0-150℃范围内与相应的热电偶特性相同，还能节约大量的昂贵的金属材料。不仅如此，补偿导线还有以下特点：种类很多，各种直径的都有，根据特殊适用场所还能制作成防水、防腐、防火的补偿导线。

盐溶炉的温控过程是：先有铂铑10—铂热电偶产生的热电势，经过其对应的补偿导线把信号送入电子自动电位计的输入端，经表内的滤波电路滤波后与桥路两端的直流电压相比较，产生几uV到几十uV的偏差信号，此信号经放大器放大后，输给可逆电机，可逆电机带动滑动电阻动触点达到新的平衡，并带动控制机构（微动开关）控制中间继电器，进而控制盐浴炉（以下简称盐炉）电极的通断电及盐炉的炉温。盐炉温差产生的主要原因是：（1）因为盐炉有腐蚀性及温度高所需用的变化套管较厚，为了保护铂铑10、铂等贵重金属丝，采用了双绝缘瓷管保护，便产生了热惰性。（2）因为盐炉所用表是机械控制，本身就存在着一个控制范围，且不可调。（3）随着热电偶的使用，保护套管逐渐变薄，温差也有所变小，造成温差的波动，（4）盐炉不是密闭的，炉温变化很大。以上这几方面极大的影响了产品质量。

二、分析问题

为了产品质量的稳定及进一步提高，有以下几种解决问题的思路：

（1）可用带有PID调节功能的电子自动电位差计与可控硅一起控制加热电源。（2）也可以用数字显示仪表，通过调节设定偏差大小来解决。（3）也可用补偿导线在1000C以下与其所补偿热电偶具有相同性能来制作成简易的小型热电偶，与原有热电偶及仪表一起控制盐炉的中间继电器，进而控制炉温。这三种方法都能减小温差，满足更高的工艺要求。但（1）线路复杂，成本高，不便于检修。（2）不但成本高，而且不能进行历史查询。（3）线路简单，成本低，便于安装及维修。

三、解决问题

工作原理如下：把两根0.5米长的铜——镍铜补偿导线两端剥去绝缘层，将其中的一端正负极用钳子拧在一起或者焊接在一起，制作相同的两根，分别插入盐炉控制柜K1(绿色电源通断指示灯)K2（ 红色电源通断指示灯）旁边，正负两端分辨接入热电偶补偿导线gg＇及hh＇截断处，具体接法及标注符号如图1。k为热电偶接点，K3、K4为补偿导线连接点（因为同极补偿导线之间不产生热电势，故其接点忽略），K5、K6为补偿导线与电子自动电位差计的连接点。除了K点插入盐炉中及K1、K2点处温度随盐炉通断电变化外，别的接点都处于环境温度中，故K、K1、K2、K3、K4、K5、K6处的温度分别为t、t1、t2、t0、t0、t0、t0。热电偶跟补偿导线接线处的温度为t0，输入到电子自动电位差计的电势信号为E总。

因为热电偶回路中的总电势等于各接点分热电势之代数和，公式如下：

E总=Eef（t,t0''）+Egf（t0'',t0）－Ega（t0,t0）+ Eab（t1,t0）－Edc（t2,t0）+Edh''（t0,t0）。由中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种金属材料，只要这第三种金属材料两端的温度相同，热电偶产生的热电势保持不变，不受第三种金属接入的影响。可知：Ega（t0,t0）＝0，Edh''（t0,t0）＝0。由连接导体定律与中间温度定律：在热电偶回路中，如果热电极A、B分别与连接导线A＇、B＇相接，接点温度分别为T、Tn、T0（见图2），则回路的总热电势等于热电偶的热电势EAB(T,Tn)与连接导线A＇、B＇在温度Tn、T0时，热电势Ea''b''(Tn,T0)的代数和。即：EABB''A'' (T,Tn,T0) =EAB(T,Tn)+EA''B''(T,Tn)。可知：Eef（t,t0''）+Egf（t0 '',t0）=Eef（t,t0）

故上式为：E总=Eef（t,t0）+ Eab（t1,t0）－Eab（t2,t0） (1)

当盐炉控制柜送电时，绿灯亮，t1升高，t2不变，即Eab（t1，t0）上升，由(1)式可知，E总升高，从而使电子自动电位差计比实际温度高几摄氏度，从而提前达到设定温度断电。当盐炉控制柜断电时，红灯亮，t1不变，t2上升，即Eab（t0,t0）上升，由（1）式可知，E总下降，从而使电子自动电位差计比实际温度低几摄氏度，提前回落到设定温度，从而使盐炉提前送电。

四、结论

通过改进，盐浴炉的温度变化范围大大缩小，使产品质量有了根本的保证，不用买很贵的控制柜，节约了不菲的成本。

我公司原有的淬火油温池、清洗产品用的配料池、及磷化用的磷化池，都是通过热电阻的阻值变化传送到数字温度指示调节仪（以下简称数显表），该数显表再控制中间继电器，继电器控制加热设备，从而控制相应的温度，一是热电阻价格高，二是易损坏；热电阻因为不易固定，掉到相应的液体里阻值有微小变化，数显表示值就会很大变化，液体油烟、蒸汽等等都会改变热电阻的阻值，同时热电阻丝很细也容易断，等等这些原因都会导致仪表示值的改变甚至不工作。按照上述方法把补偿导线制成简单的“热电偶”，直接跟数显表连接，不但经济实惠，还克服了热电阻的种种缺陷，在实际应用过程中效果非常好，又简单容易操作。达到了降低成本，提高效率的目的。参考文献

[1]《温度计量》.北京市标准计量局编.中国计量出版

铂热电阻范文第4篇

【关键词】热工自动化；仪表；原理；故障；维护

热工自动化仪表一般由三个部分组成：传感器、变送器以及显示器。其中传感器负责通过各种信号检测模拟量；变送器负责将将测到的模拟信号转变为4—20mA的电流信号；而显示器是将测量的结果直观的显示出来。经过这三部分的配合，热工自动化仪表就可以实现对于相应的热工参数的测量监督，保证仪表的正常运行。

1.主要热工自动化仪表介绍

1.1物位仪表 物位仪表主要有超声波物位计以及电容热点式物位计两种。超声波物位计一次探头向被测介质表面发射超声波脉冲信号，超声波遇到被测介质后反射回来的信号通过电子模块检测和专用软件加以处理，分析发射超声波和回波的时间差，结合超声波的传播速度，可以精确计算出其传播路程，进而反映出物位的情况；电容式物位传感器由两个导体电极，通过极间为气体、固体或者流体的变化而测定物位。由于此传感器的敏感元件简单，被广泛的应用于水箱、清水池等液位的测量。

1.2测温仪表 测温仪表大致的可以分为热电偶温度计以及热电阻温度计。

热电偶温度及又可以分为标准热电偶以及非标准热电偶两种，主要由二次仪表以及感受件热电偶构成。通常热电偶所产生的热势与被测温入之间有一个确定的函数关系，因此由二次仪表显示的热势就可以得到被测温度。热电偶温度计被广泛的应用于锅炉汽包温度、锅炉烟气温度以及汽机主汽温度等。此外使用热电偶温度计要防止过分折伤，以达到避免寄生电动势以及附加应力，从而影响测温的准确性。常用热电偶主要有铂铑10-铂（S分度），镍鉻-镍硅（K分度），镍鉻-铜镍（康铜）（E分度）等。

由于热电偶温度计在低于500度的测温中准确性较差，此时可以考虑使用电阻温度计进行测量。热电阻温度计由连接导线、热电阻以及显示器组成。通过金属的电阻随着温度的变化规律之一原理而得到温度，使用的电阻主要由铜热电阻以及铂热电阻。这种电阻最为广泛的应用于测量循环水温、电机轴承温度以及凝结水温度等。

1.3流量仪表 流量仪表主要由差压式流量计、容积式流量计以及微机型数字流量计，这里主要介绍微机型数字流量计。下图1为微机型流量计的组成框图，此流量计通过三个变送器DBW、DBY、DC对温度、压力以及差压进行测量，然后经过压力转换器将电信号转化为数字量，处理后的数据经运算并显示在屏幕。

1.4测压仪表 测压仪表主要由扩散硅式压力变送器、波纹管压力计、膜盒微压计三种，这里介绍一下扩散硅式压力变送器。

扩散硅式压力变送器是采用了集成电路技术，在半导体硅基底上利用扩散工艺形成应变电阻，利用电阻的变化率与被测压力之间的正比关系得到压力值。特别是由于单晶硅材料具有蠕变量小、弹性滞后小、压阻效应大以及弹性性能高的优势，使得测压的转换效率很高。现今主要的应用于高压蒸汽的测压。

为了兼顾测量的精度以及保护测压仪表，不允许被测压力经常的处于刻度上限，选用的量程保证被测压力的正常值在压力计测量范围的三分之二即可。

2.热工自动化仪表故障分析及维护

热工自动化仪表在实际的使用中由于各种原因会发生损害或者故障，例如维护不当、密封问题、非人为的破坏以及震动问题等，致使仪表的可靠性降低。

2.1密封问题及维护 密封问题主要是由于自动化仪表的电缆接线密封不良或者是仪表盖密封不良引发的雨水或者是其它液体的进入，而只是仪表不良或者电路故障。针对电缆接线密封不良的问题，要求进行设备订货时加强仪表进线电缆的密封接头的检查，注意选择电缆末径与接头尺寸相匹配的型号。实施安装或者维护的过程中要按照规范进行操作，保证密封接头拧紧。当出现特殊的情况不能可靠密封时要采用玻璃胶或者硅胶对接口进行封堵；密封盖问题作为引发密封问题的又一主要原因，其结果可导致外部进入液体对内部的器件腐蚀。针对于这种情况，维护人员可以通过选取外科防护等级较高的仪表进行准确的仪表盖安装，同时必要时可以为仪表配备保护箱。

2.2人为因素问题及防治 人为因素的故障主要的包括人为破坏以及维护不当引发的故障。故障的发生主要是由于维护人员缺乏责任心或者是技术原因，致使操作中因发生不规范的维护而导致的仪表非正常工作。同时维护的不当也会造成电缆以及仪表部件被盗，使得人为因素引发的故障率达到28%。针对以上问题，要求维护人员必须认真的学习操作的规程以及相关的专业技术，同时在实际的维护工作中严格的遵照操作规程以及技术要求，树立良好的工作态度、培养爱岗敬业的精神。同时也要加强电厂设备的管理工作，防止仪表、部件的被盗。

2.3非人为问题以及对策 非人为的破坏引发的电厂自动化仪表问题主要是由于设备的流水作业过程所发生的非正常情况，例如异常的工况或者物料等，对于仪表所产生的损伤以及破坏作用，虽然这种故障的发生率较低，但是由于问题的不可预料性以及突发性，致使问题的防止极为的困难。为了避免这一问题，要求现场的的工作人员要工作认真、集中注意力，经常的检查电厂的工作流程，以保证及时的发现问题以及解决问题，保证电厂设备的正常运行。

2.4震动问题及对策 震动问题作为所有引发自动化仪表问题中较为次要的因素，往往导致仪表的接线不良、仪表的固定螺丝或者卡套的松动、焊口裂缝故障等原因导致。针对以上的问题，可以通过相应的配备防松动弹簧垫片、拧紧卡套或者固定螺丝、增设支撑架或者橡胶垫缓解震动等。此外还可以通过加强日常的检查，将问题消灭于萌芽状态。

结束语

文章通过对几种自动仪表的原理及应用的论述，说明了自动化仪表的重要作用以及进行自动化仪表维护的方法。由于震动、维护不当以及密封、非人为破坏等原因致使仪表出现故障，影响了正常的使用，探讨其维护方法具有很大的现实意义，为自动化电厂的运行提供强有力的保障。

参考文献

[1]丘梅,黄世光,黄华祥.自动化在线检测仪表在污水处理中的应用[J].给水排水.2003(5).

铂热电阻范文第5篇

Abstract： In the control system of electronic fuel injection engine， oxygen sensor is the key sensing component and controls the fuel quality. With the development of energy conversation and emission reduction， the role of oxygen sensor is becoming more and more important. Through detailed analysis of the oxygen sensor and discussion of automobile oxygen sensor， this paper provides references for the detection and diagnosis of electronic controlled automobile oxygen sensor.

关键词： 氧传感器；电控汽车；故障检修

Key words： oxygen sensor；electronic controlled automobile；corrective maintenance

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）27-0050-02

0 引言

汽车氧传感器是电喷发动机控制系统中关键的传感部件，是控制汽车尾气排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件。氧传感器借助陶瓷敏感元件对各类加热炉或排气管道中的氧电势进行测量，根据化学平衡计算相应的氧浓度，进而对炉内燃烧空燃比进行监测和控制，确保产品质量和尾气排放符合相应标准的测量元件。在各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧中氧传感器广泛用于气氛控制。氧传感器具备结构简单、响应速度快、维护方便、操作简单、测量精确的优点，是当前最佳的燃烧气氛测量方式。通过传感器对燃烧气氛进行测量和控制，一方面能够稳定和提高产品质量，另一方面缩短生产周期，节约资源。

在电子控制燃油喷射装置的反馈控制系统中，广泛运用氧传感器，用来检测排气中的氧浓度与空燃比的浓稀，在发动机内进行理论空燃比（14.7：1）燃烧的监控，并向电脑输送反馈信号。

1 氧传感器的概述

①氧传感器的组成：一个加热电阻；一个由锆金属制成的感受器。②作用：锆金属制成的感受器的特点是：当温度达到300度以上时，在其内外两面将产生微小的电压，具体数值由废气中的氧气含量和大气中氧气含量差决定。可是，刚开始发动机器时，此处温度低于300度，传感器不起作用，怎么办哪？此时就靠电阻通电提高温度到300度以上，等车热了，加热电阻的阻值会自动升高到9欧姆以上，电流和功率就下降了。③电极：氧传感器有四个电极组成：1是地线，2是加热电阻的供电电极，3和4是输出微电压的端子。④工作原理。在工作原理方面，氧传感器与电池相类似，氧化锆元素在传感器中起到类似电解液的作用。其原理是：在高温以及铂的催化作用下，借助氧化皓两侧的氧浓度差，形成电位差，并且电位差随着氧浓度差的增大而增大。氧在大气中的含量为21%，在高氧浓度条件下，混合燃烧产生的废气中实际不含氧，而在氧浓度比较稀的情况下，混合气燃烧生成的废气或者燃烧不充分产生的废气中氧含量比较高，但仍小于大气中的氧浓度。在高温和铂催化的作用下，氧化皓的内外表面上吸附着带负电的氧离子。由于废气中的氧浓度低于大气中的氧浓度，导致套管上与大气相通的一侧吸附更多的负离子，同时产生电动势。套管废气一侧的氧浓度降低时，在电极之间将会产生一个0.6～1V的高电压，同时ECU将该电压信号进行放大处理，该高电压信号被ECU看作浓混合气，而把低电压信号视为稀混合气。结合氧传感器的电压信号，电脑按照14.7：1的最佳空燃比对混合气进行处理。只有在高温时，氧传感器特征才能充分体现，才能输出电压。当温度达到800℃时，对混合气的反应最快。⑤如何用万用电表检测其好坏。冷车时，拔下氧传感器的插头，用万用表的电阻档测量1和2之间的电阻值，正常数值应在2.2欧姆左右，但应不会低于2欧姆；热车后，关闭发动机，再次测量1和2之间的电阻，应该大于9欧姆。如果凉车电阻小于2欧姆，则加热电阻有可能短路了，显然，损坏了，无法修复，只有更换；如果热车后电阻值很大，远大于9欧姆，甚至接近无穷大，说明电阻丝断路了或者虚接了，无法修复，只有更换。加在加热电阻之间的电压为12伏特，凉车时，电阻为2.2欧姆，则起瞬间电功率为65W左右，可几乎瞬间使氧传感器温度升高到300度以上，满足传感器的工作条件。早期的样传感器没有加热电阻，只有一根信号线。

对于3和4之间的电压只有在发动机器后才能测量，需要插入大头针，引出电线，用万用电表的直流电压档，量程选择大于1伏特但不能过大，否则影响测量的精确度。废气中的氧气越少，说明空燃比过小，即混合气过浓，输出的越高，接近1伏特；反之，电压越小，接近0伏特。具体：发动机不工作：电压为0伏特；怠速时电压在0.5伏特左右；急加速时，电压迅速上升，最高值接近1伏特，但不会超过1伏特。发动机工作时，该电压为一动态的变化，大体在0.1-0.9伏特之间变化，不断的把信号送到ECU，改变送油量，尽量维持空燃比14.7：1（即燃烧1公斤的汽油，消耗空气14.7公斤）。

2 汽车上氧传感器的故障及检修

2.1 测试氧传感器好坏方法

急加速法测试步骤如下：①以2500r/min的转速预热发动机和氧传感器2min～6min，然后再让发动机怠速运转20s。②在2s内将发动机节气门从全闭（怠速）至全开1次，共进行5次～6次。③接着就可根据氧传感器的最高、最低信号电压值和信号的响应时间来判断氧传感器的好坏。④在信号电压波形中，上升的部分是急加速造成的，下降的部分是急减速造成的。

2.2 氧传感器故障现象

①OX无调节。②有汽油味。③油耗升高。④行驶性能变差。⑤废气排放值升高。⑥出现故障码21、25。

2.3 氧传感器排故方法

当发动机水温正常，转速在2500转/分条件下：①可用万用表2V档测量OX的电压变化值。②可用解码器的数据流功能测量排放值的稀浓变化应在10s变化八次以上。③可用示波器测量OX的波形。④氧传感加热线圈故障时会出现25码，可通过测量HT电压来判断，发动机正常运转时为0.5V，熄火时为12V。

2.4 氧传感器的检测

①检测加热器的电阻。在点火开关置于OFF的情况下，将氧传感器的导线连接器拔下，利用万用表的电阻档，对氧传感器接线端中加热器端子与自搭铁端子间的电阻进行测量，正常情况下，其阻值应在4-40Ω之间。如果与相应的标准不相符，这时需要更换新的氧传感器。完成测量后，将氧传感器的导线连接器接好，为下一步的检测做好准备。②检测反馈电压。对氧传感器的反馈电压进行测量时，将氧传感器线束连接器插头拔下，结合被测车型的相关电路图，在氧传感器的反馈电压输出端引出一条导线，然后将连接器插好，在发动机正常运转的过程中，测量引出线上的反馈电压。

在检测氧传感器反馈电压的过程中，为了直观地反映出反馈电压的变化情况，通常情况下使用指针型的电压表。此外，电压表应是低量程和高阻抗的。

3 结论

综上所述，通过对氧传感器的故障进行分析，在一定程度上，便于修理人员了解汽车的运行参数，通过定量分析电动机存在的故障，进而有针对性地对故障元件进行检测。在实际检修过程中，可以使维护检修人员少走弯路，从而节约了汽车故障检修的时间，在一定程度上提高了检修的工作效率。

参考文献：

[1]李华.浅谈汽车电控发动机起动故障的诊断与排除[J].价值工程，2010（09）.

[2]杨水永.电控汽车发动机故障诊断思路初探[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2012（06）.

铂热电阻范文第6篇

关键词：火电厂热工自动化仪表；原理；故障

【分类号】：TU855

一、热工自动化仪表

1、测温仪表

1.1 热电偶温度计

热电偶温度计可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。它由感受件热电偶和用来测量热电偶所产生的热电势的二次仪表组成。由于在一定条件下，热电偶工作端的被测温度t与热电偶所产生的热势E之间有确定的函数关系，即E=f（t）（称为热电偶的热电性质），因此，二次仪表测得的电势数值就代表着被测温度。热电偶温度计一般用于测量锅炉烟气温度、锅炉汽包温度以及汽机主气温度等高温环境。热电偶在使用中应防止过分折伤，避免产生附加应力和寄生电动势，造成测温不准确。

1.2热电阻温度计

在用热电偶测量500℃以下温度时，测量精度较低，可采用热电阻温度计进行测量。热电阻测温值可达-200℃之低。热电阻温度计由热电阻、连接导线和测量电阻值的显示仪表组成。热电阻测量温度的原理是利用一些金属在温度变化时其电阻也随着发生变化的特性，主要有铂热电阻和铜热电阻两种。热电阻温度计一般用于测量循环水温度、凝结水温度以及电机轴承温度等较低温的环境，热电阻在使用中应注意以下事项：

（1）为了减少环境温度对线路电阻的影响，常采用三线制或四线制连接；

（2）热电阻引入显示仪表的线路电阻必须符合规定值，否则会产生系统误差；

（3）热电阻工作电流要小于规定值（通常为6mA），否则因过大电流产生附加误差；

（4）热电阻的分度号必须和显示仪表调校分度号相同。

2、测压仪表

2.1膜盒微压计在锅炉上被广泛用于送风系统、制粉系统、炉膛负压和尾部烟道的压力测量。当被测介质通过取压管进入薄膜盘，使膜盒的自由端产生位移，带动传动机构，使指针轴偏转，指针即在度盘上指示出压力值。

2.2波纹管压力计

用波纹管和弹簧组成的波纹管室作为测量元件。被测压力经由接头，毛细管进入波纹管室，波纹管的底部在压力作用下向上移动，经由传动机构使指针或记录笔偏转，指示或记录被测压力。波纹管压力计常用来指示并记录锅炉蒸汽压力。

2.3扩散硅式压力变送器

扩散硅式压力（差压）变送器是电阻应变式变送器的一种，它采用集成电路技术，在半导体材料硅基片上用扩散工艺形成应变电阻，其电阻变化率与被测压力成正比。由于单晶硅材料的弹性性能很高，其弹性滞后和蠕变很小，且其压阻效应又很大，故测压的转换精度很高，可以测量几十千赫的脉动压力，一般用于测量高压蒸汽压力。

为了保护测压仪表，一般不允许压力计指针经常处于刻度上限处，但选用测量范围过大的仪表又会影响测量结果的准确性。如果被测压力相当稳定，则被测压力的正常值应在压力计测量范围的三分之二处；如果被测压力经常变动，则其正常值应在压力计测量范围的二分之一处。

3、流量仪表

3.1容积式流量计

容积式流量计是通过仪表壳体中不停转动的具有计量容积的转子的计数来测定体积流量的。若流体流量较大，则其转子转速也越快，从而可测取流量，这类流量仪表有椭圆齿轮流量计、腰轮流量计和旋转活塞式流量计等。容积式流量计可用于锅炉燃油流量的测量。

3.2差压式流量计

差压式流量计是利用流体流动中造成的差压与其流速成一定关系，并测取其差压之大小来测流量的。当流体中放入某节流元件时，该节流元件前后分别造成不同的静压力，测取这静压力之差便可以得知流量，这类流量计主要有弯管流量计和皮托管流量计，在锅炉蒸汽流量测量中普遍采用。

3.3微机型数字流量计

由于模拟显示仪表测流量时设备多、成本高、精度也不能够满足，因此微机型数字流量计代替传统的模拟仪表进行流量测量成为一种趋势。微机型数字流量计具有以下特点：

（1）能够利用软件实现多个中间变量的运算和补偿；

（2）以数字量显示各种单位的流量，并通过网络传递流量信息到主控室或其他设备；

（3）显示具有实时性，并能够进行存储及报警。

4、物位仪表

4.1电容式物位传感器

电容式物位传感器有两个导体电极（通常把容器壁作为一个电极），由于电极间是气体、流体或固体而导致静电容的变化，因此可以敏感物位。它的敏感元件有三种形式，即棒状、线状和板状，其工作温度、压力主要受绝缘材料的限制。电容式物位传感器可以采用微机控制，实现自动调整灵敏度，并且具有自诊断的功能，同时能够检测敏感元件的破损、绝缘性的降低、电缆和电路的故障等，并可以自动报警，实现高可靠性的信息传递。由于电容式物位传感器无机械可动部分，且敏感元件简单，操作方便，在清水池、水箱等液位测量中广泛应用。

4.2超声波物位传感器

超声波物位传感器是一种非接触式的物位传感器，应用领域十分广泛。其工作原理是，工作时向液面或粉体表面发射一束超声波，被其反射后，传感器再接收此反射波。设声速一定，根据声波往返的时间就可以计算出传吸器到液面（粉体表面）的距离，即测量出液面（粉体表面）位置。超声波的频率愈低，随着距离的衰减愈小，但是反射效率也小。因此，应根据测量范围、物位表面状况和周围环境条件来决定所使用的超声波传感器。高性能的超声波物位传感器由微机控制。以紧凑的硬件进行特性调整和功能检测。它可以准确地区别信号波和噪声，因此，可以在搅拌器工作的任况下测量物位。此外，在高温或吹风时也可检测物位，特别是可以检测高粘度液体和粉状体的物位。

二、热工自动化仪表故障分析及维护

正因为热工自动化仪表在自动化电厂中的重要作用，所以必须尽量避免仪表的故障或损坏，虽然目前在电厂中使用的自动化仪表都有较高的可靠性，但在实际应用过程中总会出现很多故障，去除产品本身质量问题，主要的故障原因有密封问题、振动问题、维护不当、非人为破坏及人为破坏等五大类，由于密封问题所造成的仪表故障比例高达60.5%，主要原因有：

（1）由于自动化仪表的电缆接线密封不良而使雨水或者其他液体进入仪表内部，从而导致仪表内部电路故障或机械部分不良。针对这种情况，在设备订货时不要疏忽仪表进线电缆的密封接头，而且在选型上要注意接头尺寸与电缆外径相匹配，安装、维护时要按照规范安装并拧紧密封接头；因特殊情况不能可靠密封时可采用硅胶，玻璃胶等封死接口。

（2）仪表盖密封不好也是导致故障率较高的另一主要原因，这一原因可导致水或者其他腐蚀性物质进入表内对仪表内部器件进行腐蚀。针对这种情况，维护人员必须选取外壳防护等级较高的仪表，准确安装好仪表盖，并拧紧固定螺丝，必要时可为仪表安装保护箱。

（3）维护不当和人为破坏所造成的故障，可统称为人为因素故障，这是由于维护人员个人技术原因或者责任心不强对仪表进行了不规范的维护，使仪表产生了故障或者由于仪表部件、电缆被盗而造成的仪表不能正常工作，人为因素故障的比例达到了28%，针对前一种情况，维护人员必须认真学习专业技术和操作规程，并严格按照技术要求和操作规程进行操作，并树立敬业爱岗的精神；对于后一种情况，必须加强电厂的设备监控及防盗管理。

（4）非人为破坏是指在电厂的自动化流水作业过程中，由于非正常情况（如异常物料或者异常工况等）对热工自动化仪表产生的破坏或者损伤而引起的仪表故障，这种情况出现的概率虽然较低，但由于其突发性和不可预测性，防治比较困难，这种情况要求现场人员集中注意力，对所负责工作一丝不苟，充分检查电厂作业流程，及时发现异常并采取措施以保证作业的正常进行。

（5）振动问题虽然在所有原因中所占的比例不高，但也是不容忽视的问题，常见的有仪表的固定螺丝或者卡套松动、仪表接线不良、焊口裂缝等故障现象。可采取相应的对策如牢固拧紧固定螺丝或卡套，每个螺丝都保证配有防松弹簧垫片，增加橡胶垫、支撑架来缓解振动，加强日常巡检，将隐患消灭在萌芽状态。

参考文献

铂热电阻范文第7篇

关键词：测温 监控 故障率 稳定性

中图分类号：TB857+.3 文献标识码：A 文章编号：

我国发电机、大型电动机组温度的测量在七、八十年代大多数都采用由机械转换开关、比较桥表计、康铜电阻组成的测温装置；该装置测量精度低，误差大，随着机械开关接点不断氧化,接触电阻增大，以致装置可靠性降低。因此，到了九十年代随着科学技术的高速发展，测量精度高、型号不同、功能各异的由单片微机控制的自动智能巡检测温装置不断问世。如：BDK—W16、SJ—40等型号；它具有双屏液晶显示，上线越位报警，掉电记忆，全数字操作，三种不同分度号现场校准，自动化控制端口输入、输出（RS-232）等功能；这些测温装置无论从功能上还是从测量精度上都有了很大的提高和改善。但是，由于该装置设计上的不完善和使用环境的特殊，在使用过程中暴露出许多严重缺陷和问题。为了贯彻安全第一，预防为主，主设备完好率100％，不发生安全考核事故，确保全年无事故的方针。我们对现有存在的缺陷和问题的产生、发现、测试、改进和消除过程进行总结，积极探索一个符合现场实际的工作运行模式。

一、查找设备故障及不安全现象统计

我们查阅设备检修履历表对2012年1月至2012年8月期间对我厂5#发电机测温监控系统在运行中出现的故障进行统计，可以看出5#发电机测温监控系统故障率每月居高不下。平均故障率达到了74%，使得整个测温系统性能不稳定，可靠性差，导致温度信号误报一直困扰着电厂的运行人员和检修维护人员。特别到了夏季故障频发，严重时还可造成机组事故停机，这对于机组寿命及电网的安全都会造成不可估量的损失。

针对5#发电机测温监控系统故障率高的现象，我们对2011年1月至2011年8月期间测温系统故障类型进行了分析统计，可以看出造成5#发电机测温系统故障率高的主要因素是：

1．测温装置故障，使现场和LCU监控系统都不能正常显示；

2．由于运行时间过长、运行环境恶劣，使测温电阻损坏、测温导线存在严重缺陷。

二、降低故障率及可行性分析

根据现状调查，我们研究决定把测温系统平均故障率由74％降至30％作为此次探索的目标。

2.1.必要性分析厂部方针：安全第一，预防为主，主设备完好率100％，不发生安全考核事故，确保全年无事故。 由于5#发电机测温系统故障率高，加大了平时的检修维护量，对于风温电阻探头可以现场处理、更换，其余电阻探头必须待停机处理，这样就使运行人员无法准确的获取机组运行时的温度数据，造成不安全运行现象。

2.2.可行性分析 ：现状调查发现测温装置故障、测温电阻故障与测温导线缺陷占总故障率82%，是造成测温系统故障率高的主要因素，从这几点入手解决实际问题就能降低测温系统故障率。见于此次5#发电机增容改造的机会，我们将集中力量对测温系统重点攻关改造，确保机组安全运行无故障。我厂生计部门领导非常重视本次活动，在人力、物力上给予我们大力支持，本小组成员均为专业技术人员和生产骨干，我们有信心达到目标。

三、故障的分析及主要原因

造成5#发电机测温系统故障的原因比较复杂，为了能尽快找到问题的症结，我们集思广益， 对关联图的所有未端因素进行故障原因确认，

对主要因素进行调查分析，一致确认以下4条为要因：

3.1.测温装置抗干扰能力差；

3.2.温度显示值稳定性差；

3.3.测温电阻损坏；

3.4.测温导线存在缺陷；

四、结合现场实际实施防范措施

实施一：测温装置抗干扰能力差

为了提高测温系统的抗干扰能力，我们采用一些防范措施：

4.1.1. 连接导线屏蔽：双屏蔽导线进行屏蔽，导线两端都接地。

4.1.2. 测温装置可靠接地：接地点应避免由于公共地线阻抗的连接而产生各自信号的相互耦合及干扰。

4.1.3. 在测温回路上并联大电容：因为在定子中存在交变磁场，而并联大电容从而消除了交变磁场的干扰作用。

实施二：温度显示值稳定性差

4.2.1.经过丹江口水力发电厂总工办批准，根据SJ-40C测温装置在我厂的实际应用，参照国家计量检定规程《数字温度指示调节仪检定规程》JJG 617-96，制定校准规范。

4.2.2.SJ—40C测温装置的校准周期可根据使用条件和使用时间来确定，但一般不超过一年。校准完后，出具检定结果通知书，并注明合格及不合格项目,设备上贴准用证。

实施三：测温电阻损坏

4.3.1. 选用东方电机厂提供的高品质铂（PT100）热电阻，替换原有的铜（Cu53）热电阻。铂电阻具有结构小、使用范围广、可靠性好、热响应时间短等优点。

4.3.2.在安装与拆除热电阻过程中做好必要的保护措施，以免损伤热电阻及其引线。针对现场布线环境在热电阻引线与测温导线的结合部位采用交差式的焊接工艺，并做保护措施。保证焊点无毛刺、无虚焊现象。

实施四：测温导线存在缺陷

4.4.1．选用东方电机厂提供的耐油耐温电缆KHFRP21型配Pt100热电阻四芯屏蔽镀银线, 具有优良的耐油、耐腐蚀和耐热性能，可在-250～250℃温度内长期使用。

4.4.2．用无碱玻璃纤维带ET100黄漆绸带2210给测温导线做保护措施，防止油尘、振动、弯折造成的导线开裂或断线。实现导线、测温电阻的一体化网状屏蔽。

五、效果检查

目标完成情况

经全体工作人员的共同努力，5#发电机测温监控系统安全运行有了明显提高。我们收集了5#机测温系统改造后设备运行状况，统计表明，通过此次活动，大大提高了5#发电机测温系统的稳定性及可靠性。有效降低了测温系统故障率（故障率由74%降至18%），减小了设备维护量，给运行人员提供了准确、可靠的机组运行实时数据，从而提高了电厂的经济效益、社会效益和安全运行水平。

六、巩固措施

6.1为了巩固以上成果，加强对设备定期检查制度执行情况的检查和考核工作。先后制定了《5F测温电阻安装技术措施》、《5F测温电阻校验记录管理办法》、《班组施工安全管理办法》、《电厂设备巡回管理规定》、《SJ-40C测温装置校准规范》。

6.2在维护中严格各类技术人员责任，对影响测温系统安全运行的各种因素进行综合分析，从中找出规律性，及时提出对设备维护的改进措施意见，并实施 。

6.3将青工的培训及岗位练兵列入全年培训计划。

铂热电阻范文第8篇

[关键词]DCS系统、C301风机、联锁系统、控制应用

中图分类号：F409 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0384-01

0 引言

云天化天安公司一期30万吨硫酸装置主风机C301是该装置关键设备，风机跳停整个装置将全部停车，直接关系到整个装置的稳定生产和下游磷酸装置的正常生产。30万吨硫酸是我公司2004年建成并投产的主要的生产装置之一风机由6KV高压电机（2750KW）作为原动力，中间通过液力偶合器调节转速，控制系统采用GE VERSAMAX 型PLC系统，与西门子触摸屏对风机进行监视和控制。风机和DCS DeltaV系统采用MODBUS总线通讯，DeltaV系统仅单向对PLC系统采集数据用来显示，未进行控制。

1 存在问题

1.1 近几年来，系统出现了多次通信故障、卡件故障，由于PLC系统本身的不完善性，造成在风机有故障时无法有效的提供故障时刻的关键数据与趋势图，因此无法分析故障的具体原因。

1.2 温度测量元件热电阻的故障反复引起机组跳车；电机绕组温度显示不稳定，一直未投联锁。转速探头仅有一只，不能冗余。

1.3 机组的调速系统自建成以来，一直只能在现场手动调速，PLC上调速都不能实现，遇到紧急情况需要调速，工艺人员根本来不及，不同程度的影响硫酸生产；同时因PLC安装在现场仪表盘柜上，灰尘多，腐蚀性强，近几年故障率程上升趋势，而且因硫酸工艺生产的长周期性给检修和维护带来很大困难。

2 原因分析

为了解决上述问题电仪厂经过多次原因分析，确定主要原因有：

2.1 机组的每点温度测量点只有一支传感器，当测量热电阻因振动或其他原因断线时，电阻值会到无穷大，根据热电阻的测量原理，此时表示温度为最大值，如果这个温度带有联锁，就会引起联锁保护动作，造成非正常停车。

2.2 电机绕组温度显示不稳定的原因可能是差模干扰引起，因为其它的温度示值稳定，只有电机绕组不稳定，干扰在外部引进来。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。

2.3 现场环境灰尘多、腐蚀性强对PLC系统各连接部分以及接线端子的稳定性有很大影响；各种卡件容易损坏；PLC系统在现场抗干扰性差，容易引起系统误动；各种调节功能通过总线通讯实现反应速度慢；在发生问题时无法即时记录。

经讨论为提高系统的稳定运行，建议将该套PLC系统取消，利用原装置DCS系统控制，将现场测量点和电气信号引入DCS系统，按原风机的逻辑关系在DCS系统完成，同时可以完善原控制策略，优化故障时刻的数据处理。

3 技改方案

3.1 把原有的温度（除电机绕组温度外）改成双支铂热电阻，选择国内质量较好的厂商的产品。做一定运算后引锁，在保证正常保护动作的同时，又不因测量故障引起非正常停车。具体设计如下：我们在一个测量点上使用两支热电阻进行测量，正常时，当两支热电阻同时达到联锁值时才联锁动作。当其中一支不正常时，我们可以切除其中一个温度的联锁进行更换而不影响另一支的正常工作，也不会引起工艺非正常的停车。下面具体作一个点在DCS上的组态图（图1）：

3.2 对于电机绕组温度铂电阻测量元件，在电机生产时已预埋在电机的线圈中，针对这3支在测量回路中增加3只无源信号隔离器，有效消除或减小干扰。

3.3 取消现场PLC，机柜上只保留显示风机转速、风机运行状态、急停按钮、报警灯、复位按钮；

3.4 将现场37个温度、振动、压力、各种反馈点等仪表点直接引入DCS系统控制；

3.5 将原PLC系统所需的各种电气信号直接引入DCS系统控制；

3.6 在DCS系统内按原风机的逻辑关系完成组态，同时做好原控制策略、故障数据处理等各种优化。具体如下：

3.6.1 增加联锁信号投切按钮（二级确认）

3.6.2 增加信号高报、高高报及通道故障事件记录。

3.6.3 增加联锁触发首发记录功能。

3.6.4 温度增加信号诊断功能，并自动切除相应温度联锁信号（通道故障保护、断线保护、短线保护，异常保护），增加系统容错能力，增加相应报警提示功能。

3.6.5 对振动和油压增加诊断功能，并自动切除相应振动和油压联锁信号（通道故障保护），增加系统容错能力。增加相应报警提示功能。

3.6.6 对电气综合保护器故障输出，进行相应的事件记录功能。

3.6.7 DCS画面可以对主风机、主油泵、辅助油泵和加热器进行按钮控制。

3.6.8 风机主联锁：当温度达到高高报警时，停主风机；当振动达到高高报警时，停主风机；当油压达到低低报警时，停主风机。

3.6.9 油泵控制：当油进油压压力低报警时，启动辅助油泵；当主油泵停止时，启动辅助油泵。

改造后可有效保证装置的长周期运行，减少中间故障环节，避免了因PLC问题而引起的装置频繁停车，将控制方式引入DCS系统后可以完善原控制策略，优化故障时刻的数据处理，可以有效避免因PLC误动而引起的装置停车。

此次C301技改引入DCS点合计：RTD温度点12个、AI点40个、AO点4个、DI点16个、DO点16个。

3.7 C301风机联锁分两部分：

3.7.1 仪表联锁

3.7.2 电气联锁

3.7.2.1 启动联锁

锅炉给水泵P301a或P301b启动且P401启动后才能启C301鼓风机，C301启动后才能启磺泵P201a或P201b。

3.7.2.2 运行故障联锁

1）P301a（或P301b）故障停车，联锁C301停车；C301停车，联锁P201a（或P201b）停；

2）P401故障停车，联锁C301停车；C301停车，联锁P201a（或P201b）停车；

3）鼓风机油泵：主油泵故障停车，联锁辅助油泵启动；油压力低，≤0.075Mpa，联锁辅助油泵启动；油压力上升至正常时，现场手动停辅助油泵。