工业生产中智能温度变送器应用优势浅析

【摘 要】本文通过智能温度变送器在某化工厂生产工艺的温度测量与控制应用中，从增强抗干扰能力、提高线性化的精度、完美的操作升级、强大的自诊断功能等，多方面展现了其在工业生产应用中的优势。

【关键词】智能；变送器；应用优势；抗干扰

1 温度测量与控制在工业生产中的重要性

某化工厂为精细化工生产单位，其工艺控制中，对温度的精度有很高要求，众多温度检测元件均参与安全连锁过程，同时温度精准度的偏差直接影响产品质量的优劣，故而温度控制在该工业生产中起着举足轻重的作用。

2 智能温度变送器的选用原因

工业生产环境中存在许多能引起电磁干扰的因素，如通讯设备 （手机、对讲机）、电机转动设备等。普通温度传感器直接配线至DCS控制室，其热电阻、热电偶信号经附近电磁干扰的影响，易使电阻值增大，造成温度检测值与实际不符，影响生产工艺。对于距控制室较远的温度传感器来说，在远距离传输中不但导线易破损，更换时费时、费力，消耗成本较大，而且信号易衰减，造成温控值不稳定，有时会严重到导致生产系统停车。

为了消除上述问题，某化工厂在工艺生产中使用了智能温度变送器（是基于微处理器现场安装的温度变送器）。不但解决了电磁干扰带来的影响，它还具有高性能，价格合理等优势，其投资花费与直接配线策略的投资花费几乎相等。并且使用这样的智能仪表可以节省时间。特别当测量点到控制室远距离传输时，这种仪表的特点和优势更为突出。

3 智能温度变送器原理简述

当进行温度测量的时候，有两种方法可以将测量信号引入控制室。第一种方法是利用传感器的输出线将现场安装的RTD或热电偶产生的信号（mV信号）传出来。

另外一种方法是在测量点附近安装温度变送器（温度变送器是有基准单元、R/V改换单元、线性电路、反接保护 、限流保护 、V/I改换单元等组成、测量电阻信号改换放大后，由线性电路对温度的非线性关系施行偿还，经V/I改换电路后，输出一个与被测温度成线性关系4～20mA的恒流信号），变送器将传感器信号放大后通过双绞线传送到控制室内。

4 智能温度变送器在工业生产中的应用优势

4.1 减少配线费用

使用普通温度传感器时，直接配线到控制系统的温度传感器需要远距离的配线。远距离配线时，不仅导线本身十分容易破损，并且成本花费是普通用于传送温度变送器4～20mA信号的屏蔽铜导线的三倍以上。

选用智能温度变送器后，因其可以直接使用原普通传感器引出的导线将信号送到控制室，这就使得在更换安装方面节省了安装时间和安装材料的花费（包括安放导线的导管费用）。智能温度变送器的使用在降低了成本的同时却提升了温度测控能力。

4.2 保护信号不受现场电磁干扰的影响

现场温度传感器使用直接配线将信号引入控制系统，其热电阻或者热电偶信号都将受到周围设备产生的电磁干扰的影响，并且传感器信号输出的导线也会成为电磁干扰的有利输送途径，从而影响被传输的信号，使电阻增大，温控测量值偏高，造成误连锁。相反的，智能温度变送器先将传感器信号转换为模拟信号（一般为4～20mA）然后再传送，其经过温度变送器放大产生的恒流信号可以有效地抵抗电磁干扰，并且可以在有干扰的环境中进行远距离传输而不会影响精度。

4.3 阻止地回路

现场温度传感器在使用过程中因工况、周围环境、附近大型转动设备等因素的影响，常出现接地现象，致使电阻偏高，测温数据异常。现国内的智能温度变送器的输入/输出一般采用光电隔离，电源信号采用高频变压器隔离，以使保护信号不受地回路的影响，有效的阻止了接地产生的不良影响。

4.4 减少硬件和存储成本

温度传感器的类型和DCS控制系统硬件必须相匹配。某化工厂在工艺生产中使用的温度传感器有热电阻、热电偶，其必须匹配相应的系统卡件，这就需要购买大量的不同类型的卡件并准备相应的备件。而此类卡件输入卡每点要比4～20mA输入卡的每点要昂贵得多，无形之中成本消耗大大增加。同时不同类型的卡件也会给安装、维护以及调换带来很多不便。

智能温度变送器内含有一个微处理器，使得输出信号转换为4～20mA的标准信号。这样可以选择较为便宜的、通用的模拟量输入卡件，减少系统卡件存储量。

4.5 实现不同类型传感器和应用的完美匹配

智能温度变送器的使用可以使更换传感器更加方便。更换未使用智能温变的温度传感器时要改变回路双绞线和4～20mA输入线，同时要考虑传感器互换性误差对温度测量值的变化。而智能温度变送器只需要对不同的传感器类型进行再组态即可实现完美匹配。

4.6 加强精确性和稳定性

众所周知，较小测量范围可以获得较高的测量精度。智能温度变送器可以被调校得适用于传感器全部测量能力内的任何区间中，使得测量精度比直接接入传感器的精度要高很多。

另外智能温度变送器可以根据实际使用的每种传感器进行相应的修整，从而使得测量值精度很高，与要求值偏差很小，对温度测控值的稳定性也有卓越贡献。这对于温度测控值要求很高的工业生产工艺来说，无疑是一大福音。

4.7 简化工程和防止误接线

使用智能温度变送器代替了繁多的传感器导线与DCS控制系统输入板的组合，大大简化了工程设计和图纸设计（在设计时只需要标明类型（双绞线）和一个输入板类型（4～20mA）即可）。使仪表维护操作变得简单易行，并且其自身的限流和反向连接保护电路大大降低和消除回路误接线的可能性。

4.8 简易的升级操作（带HART通信协议）

某化工厂正处于精细化工转型期，在工艺的优化中需要使得某些温度值测量范围更改或者要求其有更高的测量精度。由于带有HART通讯协议智能温度变送器，输出不再局限于只是通过电流值单纯的反应测量温度，同时通过 HART调制解调器与上位机通讯，或与手持器和PC对变送器的型号、分度号、量程机进行远程信息管理、组态、变量检测和校准后，将修改的参数下传给智能温度变送器，从而改变其性能以满足不同现场传感器类型的需要。在生产中应用此种智能温度变送器能满足工艺要求，且使仪表维护方便快捷。

4.9 减少维护时间和维护成本

智能温度变送器所具有的自诊断功能可以准确追踪传感器操作，快速地找出和诊断传感器故障。使得在维护中无需拆除传感器或者检查所有的导线来查找问题的所在。对实际生产过程中处理温度故障减少了维护时间和维护成本。

5 结论

某化工厂工艺生产过程中使用智能温度变送器后，解决了温度控制精度差、抵抗干扰能力弱的问题，大大提高了工艺温控品质。它的选用也是一项实现工业智能化、节省投资的举措，为生产线的稳产、高效运行提供了更可靠的保障。从中可以看出温度变送智能化的应用有着广阔的发展空间！

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