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閱讀：14發布時間：2025-1-27
溫度傳感器故障
溫度傳感器分為兩大類：熱電偶 (TC) 和電阻溫度檢測器 (RTD)。
討論選擇過程的資源有很多，因此在本次討論中，我們將集中討論這些資源在操作中的表現，以及每個資源可能出現的問題。
傳感器元件通常封裝在不銹鋼護套中，然后將其插入熱電偶套管中。
一些傳感器和熱電偶套管組合作為匹配組配對，旨在精確配合以實現傳熱和高精度。
其他方法使用分片組件，由安裝人員將它們緊密匹配。
一些用戶更喜歡將每個 TC 或 RTD 直接連接到主機系統輸入，但這會使安裝復雜化并會影響性能。
例如：
●從傳感器到輸入卡的熱電偶電纜必須與傳感器匹配。如果需要安裝不同類型的傳感器，則必須更改布線。
●同樣，輸入卡必須與傳感器匹配，盡管有些輸入卡允許多個選項。
●來自 TC溫度傳感器 或 RTD溫度傳感器的微弱信號無法遠距離發送，并且會受到電氣干擾引起的問題。
在傳感器附近添加一個溫度變送器可以消除所有這些問題：
●帶有 HART 或數字協議（如基金會現場總線）的 4–20 mA 提供了更強大的信號，可以發送更遠的距離。
●不需要特殊的布線，也不需要特殊的輸入卡。
●大多數變送器與各種 RTD溫度傳感器和熱電偶類型配合使用，以便在需要時輕松更換傳感器。
●多路傳輸器可以捕獲多個傳感器的數據，并通過一根電纜將其發回。
●智能變送器可以收集和發送診斷、校準和其他數據。
●無線HART 變送器也是一種選擇，無需接線和控制系統輸入（可能供不應求）。這些智能變送器具有內置電源模塊，無需任何維護即可運行多年。
雖然這些功能都很有用，但許多應用中最重要的進步是變送器的智能：將傳感器和變送器組合變成能夠向主機系統發送診斷信息的智能儀器的能力。
當溫度傳感器出現機械老化或接線和端接問題時，它們會顯示出明顯的跡象。
這些可以被發射器發現并用于在初期問題升級為故障之前引起人們的注意。
許多溫度測量應用都受到電噪聲、尖峰信號和信號丟失的影響。
噪聲可能來自電磁干擾，通常由無線電、電機和閃電引起。
其他問題可能由接線問題、機械沖擊或振動引起。這些可以被復雜的發射器檢測、診斷甚至糾正。
即使傳感器和變送器之間的緊密耦合，噪聲或壓差仍然可能是個問題，因此大多數用戶應用阻尼來抑制影響。
雖然阻尼可以提高穩定性，但它會在過程溫度快速變化時增加響應時間。
更好的方法是使用變送器內置的信號驗證功能，作為其信號處理和診斷功能的一部分。
熱套管內溫度傳感器的熱慣性使得在半秒內測量極快的溫度變化（即 200 °C 至 400 °C），這在物理上是不可能的。
即使發射器看到連續讀數之間的這種瞬時變化，它也可以合理地假設變化是尖峰（如果變化為負，則為下降），并簡單地重復次良好的測量。
這種方法提供了穩定性，沒有阻尼或緩慢的響應，防止整個系統被不必要地破壞，但它不應該應用于測量可以合法地看到快速全量程偏移的地方。
盡管機械沖擊事件可能會損壞傳感器，但大多數故障是由持續振動、端子松動、連接腐蝕或化學侵蝕引起的。
這些會削弱傳感器和接線，導致尖峰和下降的數量隨著時間的推移而增加。這些也會導致傳感器漂移，隨著時間的推移降低精度。
發射器可以檢測和趨勢這一數量不斷增加的問題，以預測即將發生的故障，及早提醒維護人員以防止總信號丟失。
信號驗證深入挖掘傳感器本身的狀況，這可以提高溫度測量的安全性和可靠性。
當涉及快速響應時間或高溫 (>600 °C) 并且不需要高精度時，TC 通常比 RTD 更受歡迎。
TC溫度傳感器在物理上通常比RTD溫度傳感器更堅固，但它們可能會以不易察覺的方式出現故障。
不同導線連接的處的結點是溫度測量點，但是如果物理沖擊或振動破壞絕緣并且兩根導線在其他地方形成接觸，這個新的接觸點將成為溫度測量點，無論它可能在哪里是。
由于這個新結總是遠離熱過程，在大多數碳氫化合物應用中，受損的TC讀數會很低，但在低溫應用中則相反。
大多數過程在運行過熱時都是危險的，因此低讀數會產生安全風險。
現代智能溫度變送器可配置為接受 RTD溫度傳感器 或 TC溫度傳感器 輸入。當配置為 TC 時，變送器使用其電壓電路來確定溫度。
但變送器也可以使用其電阻測量電路（可與 RTD 一起使用）來監測 TC 的電阻。
雖然 TC 的電阻不能用于確定溫度，但它確實有助于檢測和預測故障。
TC 電路電阻的變化可以暗示幾件事。如果電阻變為無窮大，則電路是開路的。如果電阻從其正常水平下降，則可能存在短路。如果電阻增加，電線或終端可能會腐蝕。
這些變化可能是即時的，但更多時候是漸進的，因此測量和趨勢電阻變化并分析結果可用于預測故障并提高可靠性。
當溫度測量對過程特別重要時，可以選擇冗余傳感器。
溫度傳感器相對便宜，一些變送器能夠接受和處理來自多個傳感器的信號。如果來自兩個傳感器的測量值相差一個編程到變送器中的量，它可以提醒操作員注意問題。
同樣，如果一個傳感器出現故障，自動備用切換允許變送器立即從主傳感器切換到備用傳感器，從而減少丟失溫度讀數的機會。此熱功能可與雙元件傳感器或兩個獨立傳感器一起使用。
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