防爆溫度變送器是一種應用廣泛的工控儀表設備,主要用于在惡劣環境中測量和傳輸溫度信號。它具備防爆、高精度、可靠性強等特點,在化工、石油、制藥等行業得到廣泛應用。之所以被稱為“防爆”,是因為它能夠在高風險的爆炸環境中安全穩定地工作。其外殼采用特殊的防爆結構,在危險環境中使用可靠性高。此外,它內置微處理器芯片,可實時對溫度信號進行處理,確保測量精度。同時,該設備還具有輸出信號豐富、抗干擾能力強、節省空間等優勢。
一、傳感器模塊(核心感知部分)
功能:直接接觸被測介質,將溫度變化轉換為電信號(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:精度高(±0.1℃)、穩定性好,適用于-200℃至850℃的寬溫范圍。
應用:化工、制藥等對精度要求高的場景。
熱電偶(Thermocouple):
原理:基于塞貝克效應,通過兩種不同金屬的接點產生熱電勢。
特點:測溫范圍廣(-200℃至2300℃)、響應速度快,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。
應用:冶金、電力等高溫環境。
熱敏電阻(NTC/PTC):
原理:半導體材料電阻隨溫度非線性變化。
特點:靈敏度高、成本低,但線性度差,需線性補償。
應用:消費電子、汽車溫度監測等。
二、信號處理與轉換模塊(核心處理部分)
功能:將傳感器輸出的微弱電信號放大、濾波、線性化處理,并轉換為標準電信號(如4-20mA、0-5V)或數字信號(如RS485、HART)。
關鍵技術:
線性化補償:
熱電阻/熱電偶的輸出與溫度呈非線性關系,需通過硬件電路或軟件算法(如查表法、多項式擬合)進行補償。
冷端補償(熱電偶專用):
熱電偶測量的是接點與冷端(參考端)的溫差,需通過補償電路或數字算法消除冷端溫度影響。
信號放大與濾波:
放大微弱信號(如μV級熱電偶信號)至可處理范圍,并濾除噪聲干擾。
數字通信接口:
支持HART、Modbus、PROFIBUS等協議,實現遠程配置、診斷和校準。
三、防爆外殼(安全防護部分)
功能:防止內部電路產生的電火花或高溫引燃外部爆炸性氣體混合物,同時保護內部元件免受機械損傷和環境腐蝕。
防爆類型:
隔爆型(Ex d):
原理:外殼能承受內部爆炸壓力,并阻止爆炸傳播到外部環境。
特點:結構堅固,適用于1區、2區危險場所。
本安型(Ex i):
原理:限制電路能量(電壓、電流、功率)至安全水平,即使發生故障也不會引燃爆炸性氣體。
特點:體積小、重量輕,適用于0區、1區危險場所。
增安型(Ex e):
原理:通過加強外殼防護和電路設計,防止正常工作或故障時產生火花或高溫。
特點:適用于2區危險場所,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(信號傳輸部分)
功能:實現傳感器與外部設備(如PLC、DCS、顯示器)的電氣連接,確保信號穩定傳輸。
常見接口:
模擬信號輸出:
4-20mA電流信號:抗干擾能力強,適合長距離傳輸(可達1000米)。
0-5V/0-10V電壓信號:適用于短距離傳輸,需注意負載阻抗匹配。
數字信號輸出:
RS485:支持多點通信,傳輸距離遠(可達1200米),速率高(可達10Mbps)。
HART:疊加數字信號于4-20mA模擬信號上,實現雙向通信。
無線傳輸(可選):
支持LoRa、NB-IoT等低功耗廣域網協議,適用于移動或難以布線場景。
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準(如Ex d IIC)。
五、顯示與操作模塊(人機交互部分,可選)
功能:現場顯示溫度值、設置參數(如量程、報警閾值)或進行故障診斷。
常見配置:
本地顯示屏:
LCD或LED數字顯示,支持背光和單位切換(℃/℉)。
按鍵或旋鈕:
用于參數設置、校準或復位操作。
報警輸出:
繼電器觸點輸出,可連接聲光報警器或聯動控制設備。
應用場景:
適用于需要現場監控的場景(如化工反應釜、鍋爐溫度控制)。
