防爆温度变送器是一种应用广泛的工控仪表设备,主要用于在恶劣环境中测量和传输温度信号。它具备防爆、高精度、可靠性强等特点,在化工、石油、制药等行业得到广泛应用。之所以被称为“防爆”,是因为它能够在高风险的爆炸环境中安全稳定地工作。其外壳采用特殊的防爆结构,在危险环境中使用可靠性高。此外,它内置微处理器芯片,可实时对温度信号进行处理,确保测量精度。同时,该设备还具有输出信号丰富、抗干扰能力强、节省空间等优势。
一、传感器模块(核心感知部分)
功能:直接接触被测介质,将温度变化转换为电信号(如电阻、电压或电流变化)。
常见类型:
热电阻(RTD):
原理:利用金属电阻随温度变化的特性(如铂电阻PT100、PT1000)。
特点:精度高(±0.1℃)、稳定性好,适用于-200℃至850℃的宽温范围。
应用:化工、制药等对精度要求高的场景。
热电偶(Thermocouple):
原理:基于塞贝克效应,通过两种不同金属的接点产生热电势。
特点:测温范围广(-200℃至2300℃)、响应速度快,但精度略低于热电阻。
类型:K型(通用)、J型(低温)、T型(低温)、E型(高灵敏度)等。
应用:冶金、电力等高温环境。
热敏电阻(NTC/PTC):
原理:半导体材料电阻随温度非线性变化。
特点:灵敏度高、成本低,但线性度差,需线性补偿。
应用:消费电子、汽车温度监测等。
二、信号处理与转换模块(核心处理部分)
功能:将传感器输出的微弱电信号放大、滤波、线性化处理,并转换为标准电信号(如4-20mA、0-5V)或数字信号(如RS485、HART)。
关键技术:
线性化补偿:
热电阻/热电偶的输出与温度呈非线性关系,需通过硬件电路或软件算法(如查表法、多项式拟合)进行补偿。
冷端补偿(热电偶专用):
热电偶测量的是接点与冷端(参考端)的温差,需通过补偿电路或数字算法消除冷端温度影响。
信号放大与滤波:
放大微弱信号(如μV级热电偶信号)至可处理范围,并滤除噪声干扰。
数字通信接口:
支持HART、Modbus、PROFIBUS等协议,实现远程配置、诊断和校准。
三、防爆外壳(安全防护部分)
功能:防止内部电路产生的电火花或高温引燃外部爆炸性气体混合物,同时保护内部元件免受机械损伤和环境腐蚀。
防爆类型:
隔爆型(Ex d):
原理:外壳能承受内部爆炸压力,并阻止爆炸传播到外部环境。
特点:结构坚固,适用于1区、2区危险场所。
本安型(Ex i):
原理:限制电路能量(电压、电流、功率)至安全水平,即使发生故障也不会引燃爆炸性气体。
特点:体积小、重量轻,适用于0区、1区危险场所。
增安型(Ex e):
原理:通过加强外壳防护和电路设计,防止正常工作或故障时产生火花或高温。
特点:适用于2区危险场所,成本较低。
材料与工艺:
外壳通常采用不锈钢(如316L)、铝合金或工程塑料,表面进行防腐处理(如喷涂、镀锌)。
接口处采用防爆接线端子或电缆引入装置,确保密封性。
四、电气连接与接口(信号传输部分)
功能:实现传感器与外部设备(如PLC、DCS、显示器)的电气连接,确保信号稳定传输。
常见接口:
模拟信号输出:
4-20mA电流信号:抗干扰能力强,适合长距离传输(可达1000米)。
0-5V/0-10V电压信号:适用于短距离传输,需注意负载阻抗匹配。
数字信号输出:
RS485:支持多点通信,传输距离远(可达1200米),速率高(可达10Mbps)。
HART:叠加数字信号于4-20mA模拟信号上,实现双向通信。
无线传输(可选):
支持LoRa、NB-IoT等低功耗广域网协议,适用于移动或难以布线场景。
防爆连接:
采用防爆接线盒或电缆引入装置,确保连接处密封且符合防爆标准(如Ex d IIC)。
五、显示与操作模块(人机交互部分,可选)
功能:现场显示温度值、设置参数(如量程、报警阈值)或进行故障诊断。
常见配置:
本地显示屏:
LCD或LED数字显示,支持背光和单位切换(℃/℉)。
按键或旋钮:
用于参数设置、校准或复位操作。
报警输出:
继电器触点输出,可连接声光报警器或联动控制设备。
应用场景:
适用于需要现场监控的场景(如化工反应釜、锅炉温度控制)。
