環（huán）境溫度對溫度變送器（qì）的影響

溫度變送器因自身具有的良好（hǎo）特性在工程設（shè）計中得到廣泛應（yīng）用，但在惡劣環境溫度下使用時其信號會產（chǎn）生較大（dà）的漂移，使誤差增大，增加了現場儀表的維護工作量。分析了環境溫度對溫度變送器精度的影響程度，計算出環境溫度變化導致溫度變送器產生的誤差變化，提出了溫度變送器的選用（yòng）原則（zé）：在溫度檢測點環境溫度正常(不大於60℃)或安裝位置不高（gāo）(不大於（yú）20m)的場合（hé），宜選用溫度變送器；對（duì）於溫度檢測點環境溫度較高(大於60℃)或安裝位置較高（gāo）(大於20m)的場合，宜選用分體（tǐ）式溫度變送器或YRINX03-39現場儀表箱將溫度變送器安裝在環境溫度較低的工況環境。

溫度變送器是將熱電偶或熱電阻等測溫元件傳感器和溫度數/模轉換模塊製成一體，直接輸出4-20mA+HART電流信號。其特點：

①信號抗幹擾能力強，傳輸距離遠；

②輸出4-20mA標（biāo）準信號；

③溫度轉（zhuǎn）換模塊可直接輸（shū）出智能HART信號，實現儀表智能管理；

④控製係統的卡件類型（xíng）減少；

⑤不需（xū）要用補償電纜及冷端補償等。

鑒於（yú）以上特點（diǎn），溫度變送器在（zài）石（shí）化裝置中得到廣泛應用。但用戶持反對（duì）意見的越來越多（duō），問題主要體現在溫度變（biàn）送器受環（huán）境溫度的影響較大，信號漂移非常嚴重，導致測量誤差較大，需要經常維（wéi）護調校，增加了工（gōng）作量。因此，很多用戶（hù）更換溫度變送器，直接采用熱電（diàn）偶或熱電阻測溫傳感器，因為這種*原始的測溫（wēn）元件，誤差幾乎是不變的，沒有太（tài）大的維護量。

筆者依據該溫度變送器的參數，以Pt100熱電阻和（hé）K型熱電（diàn）偶測溫元件傳感器為例，分析計算環境溫度變化對一體化溫度變送器所產生誤差的變化。

1、定義環境溫度

誤差計算之前先定義（yì）環境（jìng）溫度，其依據：

①選用補償電纜（lǎn）對（duì）環境溫度有（yǒu）規定，分為普通型（70℃和105℃）和耐高溫型（200℃和260℃）；

②選用溫度變送器有一（yī）些限（xiàn）製，即在溫度檢測點環境溫度正常(不大於60℃)或安裝位置不高（gāo）(不大（dà）於20m)的場合，宜選用溫度變送器；對於溫度檢測點（diǎn）環（huán）境溫（wēn）度（dù）較高(大於60℃)或（huò）安裝（zhuāng）位置較高(大於20m)的場合，宜選用分體式溫度變送器或YRINX03-39現場儀表箱將溫度變送器安（ān）裝在環境溫度較低的工況環境；

③該（gāi）溫度變送器定義（yì）其（qí）工作*限溫度為-40~85℃(不配LCD顯（xiǎn）示器（qì）)。因此，以下將環境溫度分為-25℃，5℃，40℃，60℃，80℃，100℃，150℃七種狀（zhuàng）況來分（fèn）析環境溫度對溫度變送器的影響(20℃為出廠的標（biāo）定溫度)。   

2、誤差計算方法

通常需考（kǎo）慮測（cè）溫元件傳感器的精度a、溫度變送器數/模轉換模塊的精度b，環境溫度對測溫元件傳感器的精度影響c和對變送器數/模轉換模塊的精度影響d。溫度變送器可（kě）能的*大誤差：e=a+b+c+d； 溫度變（biàn）送器可能（néng）的*大誤差：

3、計算（suàn）示例

采用Pt100熱電阻（α=0.00385），溫度變送器測量範圍（wéi）為0-350℃，a=±0.15℃，智能型溫度變送器的輸入選項和精度（dù）參數見表1所列。

表1 智能型溫（wēn）度變送器（qì）的輸入選項和精度（dù）參數

從表1查得測溫元件傳感器的精度為±0.15℃。b=±0.03%×(350-0)=±0.1051℃，從（cóng）表1查得b為±0.03%量程（chéng）。當環境溫度是20℃時（即出廠標定溫度）：e=a+b=0.15+0.105=0.255℃，；當環境溫度變化到60℃時，對測溫元件（jiàn）傳感器和變送器數/模轉換模塊的影響分別是：c=0.003×(60-20)=0.12℃，式中：0.003是從表1查得環（huán）境溫度每變化（huà）1℃對傳感器精（jīng）度的影響為0.003℃； d=0.001%×(350-0)×(60-20)=0.14℃，式中：0.001%是從表（biǎo）1查得環境（jìng）溫度每變化1℃對變送器（qì）精度的影響為0.001%量程。

環境溫度（dù）變化引（yǐn）起溫度（dù）變送器可能的*大誤差：e=a+b+c+d=0.15+0.105+0.12+0.14=0.51℃； 環（huán）境溫度變化引起（qǐ）溫度變送器可（kě）能的綜合誤差：。從以上計算可看出，環境溫度由20℃變化為60℃時，溫（wēn）度變送器的*大誤差由0.225℃變為（wéi）0.51℃，綜合誤差（chà）由0.18℃變為0.26℃。

4、環境溫度變化對智能（néng）溫度變送器精度影響分析

表2為溫度變送器的輸入選項和精度參數，與表1對比可看出（chū），同樣的測溫元件傳（chuán）感（gǎn）器，溫度變（biàn）送器（qì）的精度要比溫度變送器的精度低，通（tōng）過誤（wù）差計算方法，再考慮環境溫度對測溫元件傳感器和變送器的影響（xiǎng），其產生的（de）綜合誤差將會更大。

表2 智能型溫（wēn）度變（biàn）送器的（de）輸入選項和精度參數（shù）

環境溫度變化引起644智能型溫度變送器精度的變化見表3所列，當環（huán）境溫度為（wéi）60℃以上時，對於Pt100熱電阻溫度變送器和K型熱電偶（ǒu）溫度（dù）變送器的綜合誤差越來越大，即溫度漂移越來越嚴重。而低溫環境對Pt100熱電阻溫度變送器（qì）和K型熱電偶溫度變送器的影響相對較小。

表3;環境溫（wēn）度（dù）變化引起644智能型溫度（dù）變送器精度的變化

由於熱電阻和熱電偶的精度穩定性的時間是不同的，熱電阻的精度穩定性時間要比（bǐ）熱電偶的精度穩定（dìng）性（xìng）時間長一（yī）倍，也就是說使用熱電阻測溫（wēn）傳感器比使用熱電（diàn）偶（ǒu）測溫傳感器的穩定（dìng）性要好。644溫度變送器使用說明書也明確要求，為保持優異的（de）測量精度，在超出工（gōng）廠環境溫度範圍時每台溫度變送器都要進行單獨設置。

另外，對4-20mA+HART型智能溫度變送器（qì）而言，對於基金會現場（chǎng）總線溫度（dù）變送器，由於沒（méi）有變送（sòng）器數/模轉換（huàn）模塊精度的影（yǐng）響，即沒有b和d項產（chǎn）生的誤差，所以環境溫度對基金會現場總線溫度變送器的（de）影響要小很（hěn）多。

在選用溫度變送器時，根據什麽來判斷環境溫度是否*其惡（è）劣呢？如何判斷環境溫度會超過60℃呢？儀表設計人員（yuán）難予定義，而（ér）工藝設計人員也很（hěn）難說清楚。什麽情況下選用溫度變送（sòng）器，什麽情況下不適合選（xuǎn）用溫度（dù）變送器似乎有很多不確定因素。而實際生產裝置中，還有很多因素會導致儀表的測量誤差下降，此處不再贅（zhuì）述。

鑒於以上原因，當被測介質溫度較高或采用熱電偶測溫元件傳感器時，如果不確定其使用的環境溫度是否會（huì）超過60℃，需慎用溫度變送器，可通過使用分體式溫度變送器或（huò）導軌式安（ān）裝的溫度變送器來滿足所需的要求。

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