防爆溫度變送器是一種應(yīng)用廣泛的工控儀表設(shè)備,主要用于在惡劣環(huán)境中測(cè)量和傳輸溫度信號(hào)。它具備防爆、高精度、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn),在化工、石油、制藥等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。之所以被稱為“防爆”,是因?yàn)樗軌蛟诟唢L(fēng)險(xiǎn)的爆炸環(huán)境中安全穩(wěn)定地工作。其外殼采用特殊的防爆結(jié)構(gòu),在危險(xiǎn)環(huán)境中使用可靠性高。此外,它內(nèi)置微處理器芯片,可實(shí)時(shí)對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行處理,確保測(cè)量精度。同時(shí),該設(shè)備還具有輸出信號(hào)豐富、抗干擾能力強(qiáng)、節(jié)省空間等優(yōu)勢(shì)。
一、傳感器模塊(核心感知部分)
功能:直接接觸被測(cè)介質(zhì),將溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(如電阻、電壓或電流變化)。
常見類型:
熱電阻(RTD):
原理:利用金屬電阻隨溫度變化的特性(如鉑電阻PT100、PT1000)。
特點(diǎn):精度高(±0.1℃)、穩(wěn)定性好,適用于-200℃至850℃的寬溫范圍。
應(yīng)用:化工、制藥等對(duì)精度要求高的場(chǎng)景。
熱電偶(Thermocouple):
原理:基于塞貝克效應(yīng),通過兩種不同金屬的接點(diǎn)產(chǎn)生熱電勢(shì)。
特點(diǎn):測(cè)溫范圍廣(-200℃至2300℃)、響應(yīng)速度快,但精度略低于熱電阻。
類型:K型(通用)、J型(低溫)、T型(低溫)、E型(高靈敏度)等。
應(yīng)用:冶金、電力等高溫環(huán)境。
熱敏電阻(NTC/PTC):
原理:半導(dǎo)體材料電阻隨溫度非線性變化。
特點(diǎn):靈敏度高、成本低,但線性度差,需線性補(bǔ)償。
應(yīng)用:消費(fèi)電子、汽車溫度監(jiān)測(cè)等。
二、信號(hào)處理與轉(zhuǎn)換模塊(核心處理部分)
功能:將傳感器輸出的微弱電信號(hào)放大、濾波、線性化處理,并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)(如4-20mA、0-5V)或數(shù)字信號(hào)(如RS485、HART)。
關(guān)鍵技術(shù):
線性化補(bǔ)償:
熱電阻/熱電偶的輸出與溫度呈非線性關(guān)系,需通過硬件電路或軟件算法(如查表法、多項(xiàng)式擬合)進(jìn)行補(bǔ)償。
冷端補(bǔ)償(熱電偶專用):
熱電偶測(cè)量的是接點(diǎn)與冷端(參考端)的溫差,需通過補(bǔ)償電路或數(shù)字算法消除冷端溫度影響。
信號(hào)放大與濾波:
放大微弱信號(hào)(如μV級(jí)熱電偶信號(hào))至可處理范圍,并濾除噪聲干擾。
數(shù)字通信接口:
支持HART、Modbus、PROFIBUS等協(xié)議,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程配置、診斷和校準(zhǔn)。
三、防爆外殼(安全防護(hù)部分)
功能:防止內(nèi)部電路產(chǎn)生的電火花或高溫引燃外部爆炸性氣體混合物,同時(shí)保護(hù)內(nèi)部元件免受機(jī)械損傷和環(huán)境腐蝕。
防爆類型:
隔爆型(Ex d):
原理:外殼能承受內(nèi)部爆炸壓力,并阻止爆炸傳播到外部環(huán)境。
特點(diǎn):結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,適用于1區(qū)、2區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所。
本安型(Ex i):
原理:限制電路能量(電壓、電流、功率)至安全水平,即使發(fā)生故障也不會(huì)引燃爆炸性氣體。
特點(diǎn):體積小、重量輕,適用于0區(qū)、1區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所。
增安型(Ex e):
原理:通過加強(qiáng)外殼防護(hù)和電路設(shè)計(jì),防止正常工作或故障時(shí)產(chǎn)生火花或高溫。
特點(diǎn):適用于2區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所,成本較低。
材料與工藝:
外殼通常采用不銹鋼(如316L)、鋁合金或工程塑料,表面進(jìn)行防腐處理(如噴涂、鍍鋅)。
接口處采用防爆接線端子或電纜引入裝置,確保密封性。
四、電氣連接與接口(信號(hào)傳輸部分)
功能:實(shí)現(xiàn)傳感器與外部設(shè)備(如PLC、DCS、顯示器)的電氣連接,確保信號(hào)穩(wěn)定傳輸。
常見接口:
模擬信號(hào)輸出:
4-20mA電流信號(hào):抗干擾能力強(qiáng),適合長(zhǎng)距離傳輸(可達(dá)1000米)。
0-5V/0-10V電壓信號(hào):適用于短距離傳輸,需注意負(fù)載阻抗匹配。
數(shù)字信號(hào)輸出:
RS485:支持多點(diǎn)通信,傳輸距離遠(yuǎn)(可達(dá)1200米),速率高(可達(dá)10Mbps)。
HART:疊加數(shù)字信號(hào)于4-20mA模擬信號(hào)上,實(shí)現(xiàn)雙向通信。
無(wú)線傳輸(可選):
支持LoRa、NB-IoT等低功耗廣域網(wǎng)協(xié)議,適用于移動(dòng)或難以布線場(chǎng)景。
防爆連接:
采用防爆接線盒或電纜引入裝置,確保連接處密封且符合防爆標(biāo)準(zhǔn)(如Ex d IIC)。
五、顯示與操作模塊(人機(jī)交互部分,可選)
功能:現(xiàn)場(chǎng)顯示溫度值、設(shè)置參數(shù)(如量程、報(bào)警閾值)或進(jìn)行故障診斷。
常見配置:
本地顯示屏:
LCD或LED數(shù)字顯示,支持背光和單位切換(℃/℉)。
按鍵或旋鈕:
用于參數(shù)設(shè)置、校準(zhǔn)或復(fù)位操作。
報(bào)警輸出:
繼電器觸點(diǎn)輸出,可連接聲光報(bào)警器或聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備。
應(yīng)用場(chǎng)景:
適用于需要現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的場(chǎng)景(如化工反應(yīng)釜、鍋爐溫度控制)。
