咨詢電話：RTO系統(tǒng)中溫度傳感器的介紹及選型
溫度傳感器（temperature transducer）是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。而RTO(蓄熱式氧化爐)是一種高效的有機(jī)廢氣治理設(shè)備，從蓄熱二字中就能看出RTO設(shè)備與溫度這一物理量是息息相關(guān)的，在RTO系統(tǒng)中需要測(cè)量的溫度有很多，如廢氣進(jìn)出口溫度、蓄熱溫度、燃燒室溫度等，測(cè)量的溫度值準(zhǔn)確與否對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，而測(cè)量這些溫度的儀表即為溫度傳感器。本期就來(lái)介紹一下常用的溫度傳感器以及如何為RTO系統(tǒng)選擇合適的溫度傳感器。
一、溫度傳感器介紹（以某品牌溫度傳感器為例）
（1）測(cè)量原理
1.熱電阻(RTD)
熱電阻的測(cè)量原理是基于電阻的熱效應(yīng)，即電阻體的熱阻值隨溫度變化而變化的特性。熱電阻使用符合IEC 60751標(biāo)準(zhǔn)的Pt100溫度傳感器。溫度傳感器為溫度敏感的鉑熱電阻，電阻值為100Ω(在 0°C(32°F)時(shí))，且溫度系數(shù)為α=0.003851°C-1。
兩種常見(jiàn)鉑熱電阻溫度計(jì)：
①繞線式(WW)：由兩根高純度細(xì)鉑絲在陶瓷載體內(nèi)繞制而成。通過(guò)陶瓷保護(hù)層在載體頂部和底部對(duì)鉑絲進(jìn)行密封處理。此類熱電阻溫度計(jì)具有高測(cè)量重復(fù)性，過(guò)程溫度不超過(guò) 600°C (1112°F) 時(shí)還能保證良好的阻抗-溫度關(guān)系的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。相對(duì)來(lái)說(shuō)，這種類型的傳感器體積較大，對(duì)振動(dòng)也比較敏感。
②薄膜式(TF)鉑熱電阻溫度計(jì)：在真空狀態(tài)下，厚度約為1μm 的超高純度鉑層被汽化固定在陶瓷基板上，然后進(jìn)行光刻。由此形成的鉑導(dǎo)體具有測(cè)量阻抗的能力。附加覆蓋層和鈍化層為薄鉑層提供 可靠抗污染和抗氧化保護(hù)，即使在高溫條件下也不易被損壞。與繞線式(WW)熱電阻相比，薄膜式(TF)熱電阻的突出優(yōu)點(diǎn)是體積較小、抗振性較好。在高溫條件下，薄膜式(TF)熱電阻的阻抗-溫度偏差較小，符合IEC 60751標(biāo)準(zhǔn)。因此，在溫度不超過(guò) 300°C (572°F)條件下，薄膜式(TF)傳感器誤差符合IEC 60751 A類標(biāo)準(zhǔn)。
2.熱電偶(TC)
熱電偶的測(cè)量原理相對(duì)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用的溫度傳感器基于塞貝克(Seebeck)效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量：不同材質(zhì)的兩種導(dǎo)體接入回路中的同一點(diǎn)，當(dāng)導(dǎo)體兩端存在溫度差時(shí)，可以測(cè)出兩個(gè)導(dǎo)體開(kāi)路末端間的微小電壓。此電壓被稱之為熱電壓或熱電動(dòng)勢(shì)(emf.)。電壓大小取決于導(dǎo)體材料和“測(cè)量點(diǎn)” (兩個(gè)導(dǎo)體的連接點(diǎn))與“冷端”(導(dǎo)體開(kāi)路末端)間的溫度差。因此，熱電偶主要是通過(guò)測(cè)得“測(cè)量點(diǎn)”與“冷端”的電勢(shì)差從而得出兩者的溫度差，若冷端溫度已知時(shí)或單獨(dú)進(jìn)行溫度測(cè)量并進(jìn)行補(bǔ)償后，可以得出測(cè)量點(diǎn)的溫度。組合材料和相應(yīng)熱電壓/常見(jiàn)熱電偶類型的溫度特性請(qǐng)參考 IEC 60584 標(biāo)準(zhǔn)和 ASTM E230/ANSI MC96.1標(biāo)準(zhǔn)。
圖：測(cè)量系統(tǒng)
（2）測(cè)量精度
與IEC 60584 或ASTM E230/ANSI MC96.1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的熱電偶標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)相比，允許熱電壓誤差限定值為：
（3）結(jié)構(gòu)組成
1 鎧裝芯子，已安裝陶瓷接線端子塊
2 鎧裝芯子，已安裝模塊化變送器
3 接線盒
4 熱保護(hù)套管連接
5 過(guò)程設(shè)備自帶熱保護(hù)套管
IL 鎧裝芯子總長(zhǎng)度
ML 插入深度
N 延長(zhǎng)頸長(zhǎng)度
A 熱保護(hù)套管長(zhǎng)度
圖：結(jié)構(gòu)示意圖
（4）接線方法
熱電阻（RTD）的接線圖 傳感器連接類型
熱電偶（TC）的接線圖 熱電偶的線芯顏色
（5）安裝條件
1.安裝方向：無(wú)限制
2.安裝指南
ML:插入深度
A:熱保護(hù)套管長(zhǎng)度
D:標(biāo)準(zhǔn)底部厚度
溫度計(jì)的安裝示意圖
二、RTO系統(tǒng)溫度傳感器選型
下文從溫度傳感器的三大部件（感溫元件、接線盒和保護(hù)套管）及其作用出發(fā)，為您介紹一下YIHEAC的工程師們是如何為醫(yī)化行業(yè)合作伙伴設(shè)計(jì)的RTO系統(tǒng)選擇合適的溫度傳感器的。
1.感溫元件
感溫元件是測(cè)量溫度的最重要部件，它直接影響被測(cè)溫度的范圍、被測(cè)溫度的精度、測(cè)量過(guò)程的穩(wěn)定性等，這些都是選型中主要考慮的問(wèn)題。在醫(yī)化行業(yè)中，如工藝結(jié)合工廠的實(shí)際工況，確定被測(cè)介質(zhì)的溫度范圍為20℃—1000℃、測(cè)量精度±5℃、穩(wěn)定性要求良好，則這些條件就是我們所選擇的溫度傳感器的首要條件。
2.保護(hù)套管
選型的第二要素就是保護(hù)套管的選擇，保護(hù)套管主要作用是保證測(cè)溫元件能夠正常工作，其作用可細(xì)分為以下幾點(diǎn)：一是提供套管保護(hù)可以為測(cè)溫元件提供一個(gè)穩(wěn)定的測(cè)溫環(huán)境；二是有了保護(hù)套管，可以為測(cè)溫元件提供足夠的保護(hù)，像在醫(yī)化行業(yè)中，被測(cè)的介質(zhì)有一定的腐蝕性，所以需要選擇合適的材料制成的保護(hù)套管才能保證測(cè)溫元件不被損壞；三是保證測(cè)溫元件各項(xiàng)測(cè)溫指標(biāo)的準(zhǔn)確性；四是其長(zhǎng)度及管徑也會(huì)決定此溫度儀表在設(shè)備上的安裝情況。保護(hù)套管的選擇往往容易被人忽略，不匹配現(xiàn)場(chǎng)工況的保護(hù)套管容易給溫度傳感器的使用帶來(lái)?yè)p壞，繼而影響RTO系統(tǒng)的運(yùn)行，會(huì)給企業(yè)帶來(lái)不必要的損失，因此選型時(shí)須多加注意。
3.接線盒
選型的最后一個(gè)要素是接線盒，接線盒的選擇決定了其輸出信號(hào)的種類、通訊協(xié)議、接線方法、防爆等級(jí)以及防護(hù)等級(jí)。結(jié)合工藝前期出的方案，以及業(yè)主方現(xiàn)場(chǎng)儀表之間的聯(lián)動(dòng)，我們可以選擇提供4-20mA電流輸出；HART、PROFIBUS通訊協(xié)議；防護(hù)等級(jí)為隔爆型；防護(hù)等級(jí)為IP68的接線盒。
綜合以上三種考慮，我們特別為RTO設(shè)備選擇了某品牌進(jìn)口（帶熱電偶鎧裝芯子）溫度傳感器來(lái)測(cè)量溫度值，其測(cè)量范圍–40…1100°C)、測(cè)量精度為Cl.1，符合IEC 60584標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定性優(yōu)良；其保護(hù)套管可適應(yīng)于各種苛刻工況；提供4-20mA、HART、PROFIBUS、FF輸出類型和通訊方式，防護(hù)等級(jí)為IP68且隔爆。故此溫度傳感器足以滿足常規(guī)醫(yī)化行業(yè)的RTO設(shè)備日常使用。
溫度傳感器實(shí)物圖
作為一種熱效率較高的末端廢氣治理設(shè)備，RTO的安全設(shè)計(jì)越來(lái)越被企業(yè)所重視，其本質(zhì)就是熱氧化過(guò)程，所以從溫度角度進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置聯(lián)鎖條件，并使熱氧化過(guò)程變得更安全，成了溫度傳感器的重要使命，如何準(zhǔn)確選擇和使用，必須根據(jù)工藝要求，選擇可靠的、穩(wěn)定的溫度測(cè)量設(shè)備，這也是YIHEAC的安全設(shè)計(jì)使命之一。
