温度变送器 外文翻译 外文文献 英文文献 TT302 温度变送器.docx
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温度变送器外文翻译外文文献英文文献TT302温度变送器
TT302温度变送器
概述
TT302温度变送器接收毫伏(mV)输出的信号,这类传感器包括热电偶或阻性传感器,例如:
热电阻(RTD)。
它所接受的信号必须在允许的输入范围之内。
允许输入电压范围为-50到500,电阻范围为0到2000欧姆。
功能描述-硬件
每个板的功能介绍如下:
图2.1TT302-硬件构成方框图
多路转换器
多路转换器将变送器端子接到相应信号调理板上,以保证在正确的端子上测量电压。
信号调理板
他的作用给输入信号提供一个正确的值以满足A/D转换。
A/D转换器
A/D转换器将输入信号转换成数字形式传给CPU。
信号隔离
他的作用在输入和CPU之间隔离控制信号和数字信号。
中央处理单元(CPU)RAMPROM和EEPROM
CPU是变送器的智能部分,主要完成测量,板的执行,自诊断和通信的管理和运行。
系统程序存储在PROM中。
RAM用于暂时存放运算数据。
在RAM中存放的数据一旦断电立即消失,所以数据必须保存在不易丢失的EEPROM中。
例如:
标定,块的标识和组态等数据。
通信控制器
监视在线动态,调整通信信号,插入,删除预处理,滤波。
电源
变送器电路通过现场总线电源供电。
电源隔离
像信号隔离一样,供给输入部分的信号必须要隔离,电源隔离采用变压器将直流供电电源转换成高频交流供电。
显示控制器
从CPU接收数据送给LCD显示器的显示部分,此时显示器必须处于打开状态。
本机调整
它有两个磁性驱动开关,它们必须由磁性工具来驱动而不是机械或电的接触。
图2.2-LCD指示器
温度传感器
TT302像前面所描述的那样,可以兼容多种类型的传感器。
TT302为使用热电偶或热电阻RTD测量温度进行了特殊设计。
此类传感器的基本内容如下所述:
热电偶
热电偶由两种不同的金属或合金在一端连接在一起所组成的,被称为测量端或热端。
测量端必须放在测量点上,热电偶的另一端是打开的连接在温度变送器上,这一端称做参考端或冷端。
在大多数应用中,塞贝克效应可以充分解释热电偶的工作原理。
热电偶是如何工作的(塞贝克效应)
当金属丝的两端有温差时,在金属丝的没一端都会产生一个小的电动势,这种现象就叫做塞贝克效应。
当两种不同金属丝连接在一起,而另一端开放时,两端之间的温差将会产生一个电压输出。
现在,有两个重要的问题需要注意:
首先,热电偶所产生的电压与测量端和冷端的温度成比例,因此,为了得到被测温度必须加上参考端的温度,被称做冷端温度补偿。
TT302可以自动进行补偿。
为此,在TT302传感器端子装有一个温度传感器。
其次,如果热电偶与变送器端子之间的导线没有采用与热电偶相同的导线(例如:
由热电偶传感器或接线盒到变送器端子之间采用铜线)那么就会对温度测量产生影响,因此必须要进行冷端补偿。
热电偶的电势在冷端温度为0℃时与热端温度的关系用热电偶分度表来表示。
分度表存储在TT302的存储器中,他们是国际标准NBS(B,E,J,K,N,R,S,T)和德国工业标准DIN(L,U)
热电阻(RTD)
热电阻通常被称做RTD,它的工作原理是金属的阻抗会随着温度的升高而增加,存储在TT302的中的热电阻分度表有日本工业标准JIS[1604-81](Pt50,Pt100)。
国际电工委员会IEC,DIN,JIS[1604-89](Pt50,Pt100&Pt500),通用电气公司GE(Cu10)和DIN(Ni120)。
为使热电阻能够正确测量温度,必须消除传感器到测量电路之间线路电阻所造成的影响。
在一些工业应用中,这些导线有几百米长,在环境温度变化剧烈的场所,消除线路电阻的影响是极为重要的。
TT302允许二线制连接,但可能会引起测量误差。
此误差取决于接线的长度和导线经过处的温度(图2.3二线制连接)
在二线制连接中,电压U2与热电阻的阻值RTD和导线的电阻R成正比
U2=(RTD+2RXI
图2.3二线制连接
为了避免导线电阻的影响,推荐用三线制连接(图2.4三线制连接)或四线制连接(图2.5三线制连接)
在三线制连接中,端子3是高阻抗输入端,因此,没有电流流过该导线,此导线上也没有压降。
电压U2-U1与电阻无关,因为导线电阻上的电压被抵消掉了,它仅与RTD的电阻有关。
U2-U1=(RTD+R)XI-RxI=RTDxI
图2.4三线制连接
在四线制连接中,端子2和端子3是高阻抗输入端,因此,没有电流流过此端,也没有压降产生。
另外两根导线的电阻可不予考虑,这两根导线上也没有测量点,因此电压U2只与RTD电阻值有关
U2=RTDxI
图2.5四线制连接
双通道连接和二线制连接相似,也存在相同的问题(图2.6双通道连接)
导线的电阻需要测量,而且在同一温度下测量也不能忽略他们的阻值,因为长度也会影响使它们不同。
图2.6双通道连接
西门子
SIMATICPCS7PS展望
投资成本低
标准化的系统基于标准化的部件,因此有高度的挠性和可变性。
由于标准化技术的使用使其具有开放性
运行和维护成本低
全自动化
具有电厂设备所需的控制系统的特殊功能和部件
顾客利益
与设备的适应性强
可根据电厂的规模和特性进行扩展和改变
可改变它的性能和记忆功能
由一个服务器来实现从单一控制到分散控制
具备电厂所需的特殊运行,监视,诊断和过程接口
回顾
自1997年投入市场截止到2002年8月100﹪的销售率
在30多个国家投入使用
控制领域:
工业发电厂
生物发电厂
电厂单元机组的辅机
成功的原因
全自动化
功率方案库的使用将SIMATICPCS7的兼容性增强
创新性
应用国际公认标准为控制和HMI提供一种开放系统
服务范围
无论何时何地都可得到全球范围内的服务
经验
在工程和节约时间方面提供高质量的规划,管理和方案技术认证
过热器与再热器
过热器是一种将热量传给饱和蒸汽以提高其温度的换热器。
蒸汽过热是中心电站所采用的设计特点之一,过热增加了整体循环效率。
另外,它降低了汽轮机末级叶片的湿度,因此提高了汽机的内在效率。
一般而言,过热器可分为辐射式过热器、对流式过热器或联合式过热器,这取决于热量是怎样从烟气传给蒸汽的。
这些过热器具有不同的运行特性,在机组负荷的宽范围内如能保持出口汽温不变,这样的特性是最希望的。
当出口汽温变得过高,则会引起过热器因部分过热而失效。
对流过热器位于炉膛出口,或能够从燃烧的高温产物吸收热能的区域。
对流过热器常常通过一束水冷管来遮蔽炉膛辐射热。
当这些管子留有足够的间隔时,也能遮断渣粒而减少过热器上的结渣问题。
在大型蒸汽发生器系统中,对流过热器常常分为两部分:
一级过热器和二级过热器。
饱和蒸汽首先进入一级过热器而接受初始过热,一级过热器为于相对低的烟温区,在部分过热后,蒸汽进到二级过热器而完成其过热过程。
使过热器分为两级的主要原因是为蒸汽再热器提供一个空间,使烟气向蒸汽有效传热。
辐射过热器没有对流过热器那样得到普遍使用。
当需要辐射过热器时,它通常位于炉膛壁上代替一端水冷管。
另一种布置是使辐射过热器刚好在屏式管后面,辐射过热器是二级过热器的中间部分。
中心电站锅炉提供蒸汽再热。
再热器一般是对流式,且通常位于一级与二级过热器之间的空间。
当蒸汽温度在汽机中部分膨胀后,它返回锅炉再热。
离开再热器的蒸汽温度通常等于过热蒸汽温度。
因为再热器的设计在运行本质上与过热器一样,过热器的讨论将同样适用于再热器。
在过热器的热力设计中,首先确定蒸汽温度。
一般而言这点在电站系统设计中完成,以平衡电站初始费用和服役期运行费用。
近年来,对于所有蒸汽发生器系统,最佳蒸汽温度约538℃。
热力设计中的第二步是近似确定所要求的过热器面积数量。
在过热器表面积被确定后,下一步要考虑的是选择管子的长度、管径和管子数。
显然,选择是一个反复的过程,先产生一个尝试解,查看其各种约束是否满足,从各种可接受解中找到最优解。
最佳过热器应该有给予设计汽温所必需的足够的传热表面。
管子参数(长度和直径)使得蒸汽压降和管子金属温度将不超过设计值。
管子金属温度是一个重要参数,对管子材料的选择有很大影响。
另外,最佳过热器要使管子布置得使所产生的灰和渣最少。
现代过热器有许多管子通道,管子都顺排布置而不用错排布置。
管子通常是圆管,外径为5或6.3cm。
没有附在管子上的扩展表面(如肋片),材料的选择取决于蒸汽温度和压力。
碳钢的允许温度达430℃,常常用于低温过热器。
铬-钼钢、不锈钢或某种类似的耐热合金能承受高达650℃的温度,因而它们被选做高温区过热器。
温度调节与控制对过热器与再热器都很重要,蒸汽温度调节常常要在锅炉指定的时间内进行,原则方法是增加或减少传热面积。
蒸汽温度也可以通过调节热烟气温度和质量流量来实现。
一般而言,这些都是通过改变过量空气或者蒸发段效果来完成。
在锅炉运行中,有许多因素影响离开过热器和再热器的蒸汽温度,它们包括锅炉负荷、过量空气、给水温度和受热面的清洁度。
运行中蒸汽温度的控制必须在不改变设备布置的情况下完成,最有效的措施包括:
烟气旁路,燃烧器控制,温度调节,烟气再循环,过量空气以及分隔炉膛。
烟气旁路是控制烟气流过过热器的流量,这种方法是主要缺点是高温区可动闸板操作运行困难,且对负荷变化响应慢。
燃烧器控制通常是控制火焰位置和燃烧速度,使燃烧器倾斜可以使火焰指向或离开过热器,这将改变炉膛的吸热和过热器的烟气温度。
随着锅炉负荷减小,燃烧器将逐一推出运行,这将改变燃烧速度,从而改变流经过热器的烟气流量。
温度调节是常使用的方法之一,温度调节器通常位于一级和二级过热器之间。
有两种基本形式的温度调节器:
一种是管式,一部分过热蒸汽通过换热器管道,将热量传给锅炉水(可以是锅炉给水或锅炉汽包水),随后进入温度调节,从一级过热器分开的蒸汽将会合,一起进入二级过热器;第二种温度调节器是将给水喷入过热蒸汽流中。
给水蒸发使蒸汽温度降低,控制给水量就可以控制蒸汽温度。
必须注意要使喷水足够纯净,喷水要和过热蒸汽很好地混合,从而使得第二级过热器的入口没有水滴。
烟气再循环通常采用改变炉膛和过热器的吸收率来控制蒸汽温度,当需要蒸汽温度声高时,从省煤器出口取出的一部分烟气将循环返回炉膛底部。
因此,炉膛温度降低,导致炉膛吸热减少,而炉膛出口烟温升高。
这么高的烟温,加上烟气流量增加,将增加过热器的传热速率,使蒸汽出口温度升高。
温度控制也受所使用的过量空气量的影响,过量空气越多,蒸汽出口温度将越高,其原因与烟气再循环方法的原因类似。
必须指出,太多的过量空气将导致锅炉燃烧效率降低。
分隔炉膛锅炉是将饱和蒸汽的生产安排在一段,而将过热蒸汽的生产安排在另一段。
过热汽温是通过控制两个炉膛中的燃烧速率来调节的,这一方法不经济,很少应用中心电站锅炉。
译文:
TT302—FieldbusTemperatureTransmitter
Operation
TheTT302acceptssignalsfrommVgeneratorssuchasthermocouplesorresistivesensorssuchas
RTDs.Thecriterionisthatthesignaliswithintherangeoftheinput.FormV,therangeis-50to500mVandforresistance,0-2000Ohm.
FunctionalDescription–Hardware
Thefunctionofeachblockisdescribedbelow.
Figure2.1—TT302BlockDiagram
MUXMultiplexer
TheMUXmultiplexesthesensorterminalstothesignalconditioningsectionensuringthatthevoltagesaremeasuredbetweenthecorrectterminals.
SignalConditioner
ItsfunctionistoapplythecorrectgaintotheinputsignalstomakethemsuittheA/D-converter.
A/DConverter
TheA/DconvertstheinputsignaltoadigitalformatfortheCPU.
SignalIsolation
ItsfunctionistoisolatethecontrolanddatasignalbetweentheinputandtheCPU.
(CPU)CentralProcessingUnit,RAM,PROMandEEPROM
TheCPUistheintelligentportionofthetransmitter,beingresponsibleforthemanagementandoperationofmeasurement,blockexecution,self-diagnosticsandcommunication.TheprogramisstoredinaPROM.FortemporarystorageofdatathereisaRAM.ThedataintheRAMislostifthepowerisswitchedoff.HoweverthereisanonvolatileEEPROMwheredatathatmustberetainedisstored.Examples,ofsuchdataaretrim,calibration,blockconfigurationandidentificationdata.
TT302-FieldbusTemperatureTransmitter
CommunicationController
Itmonitorslineactivity,modulatesanddemodulatescommunicationsignalsandinsertsanddeletesstartandenddelimiters.
PowerSupply
Takespoweroftheloop-linetopowerthetransmittercircuitry.
PowerIsolation
Justlikethesignalstoandfromtheinputsection,thepowertotheinputsectionmustbeisolated.IsolationisachievedbyconvertingtheDCsupplyintoahighfrequencyACsupplyandgalvanicallyseparatingitusingatransformer.
DisplayController
ReceivesdatafromtheCPUinformingwhichsegmentsoftheLiquidCrystalDisplay,shouldbeturnedon.
LocalAdjustment
Therearetwoswitchesthataremagneticallyactivated.Theycanbeactivatedbythemagnetictoolwithoutmechanicalorelectricalcontact.
Figure2.2-LCDIndicator
TemperatureSensors
TheTT302,aspreviouslyexplained,acceptsseveraltypesofsensors.TheTT302isspeciallydesignedfortemperaturemeasurementusingthermocouplesorResistiveTemperatureDetectors(RTDs).
Somebasicconceptsaboutthesesensorsarepresentedbelow.
Thermocouples
Thermocouplesareconstructedwithtwowiresmadefromdifferentmetalsoralloysjoinedatoneend,calledmeasuringjunctionor"hotjunction".Themeasuringjunctionshouldbeplacedatthepointofmeasurement.Theotherendofthethermocoupleisopenandconnectedtothetemperature
transmitter.Thispointiscalledreferencejunctionorcoldjunction.
Formostapplications,theSeebeckeffectissufficienttoexplainthermocouplebehaviorasfollowing:
HowtheThermocoupleWorks(SeebeckEffect)
Whenthereisatemperaturedifferencealongametalwire,asmallelectricpotential,uniquetoeveryalloy,willoccur.ThisphenomenoniscalledSeebeckeffect.Whentwowiresofdissimilarmetalsarejoinedatoneend,andleftopenattheother,atemperaturedifferencebetweenthetwoendswillresultinavoltagesincethepotentialsgeneratedbythedissimilarmaterialsaredifferentanddonotcanceleachotherout.Now,twoimportantthingsmustbenoted.First:
thevoltagegeneratedbythethermocoupleisproportionaltothedifferencebetweenthemeasuring-junctionandthecoldjunctiontemperatures.Thereforethetemperatureatthereferencejunctionmustbeaddedtothetemperaturederivedfromthethermocoupleoutput,inordertofindthetemperaturemeasured.Thisiscalledcoldjunctioncompensation,andisdoneautomaticallybytheTT302,whichhasatemperaturesensoratthesensorterminalsforthispurpose.Secondly,ifthethermocouplewiresarenotused,allthewaytotheterminalsofthetransmitter(e.g.,copperwireisusedfromsensor-headormarshalingbox)willformnewjunctionswithadditionalSeebeckeffects.Itwillbecreatedandruinthemeasurementinmostcases,sincethecold-junctioncompensationwillbedoneatthewrongpoint.
NOTE
Therelationbetweenthemeasuringjunctiontemperatureandthegeneratedmili-voltageistabulatedinthermocouplecalibrationtablesforstandardizedthermocoupletypes,thereferencetemperaturebeing0oC.
Standardizedthermocouplesthatarecommerciallyused,whosetablesarestoredinthememoryoftheTT302,arethefollowing:
.NBS(B,E,J,K,N,R,S&T)
.DIN(L&U)
ResistiveTemperatureDetectors(RTDs)
ResistanceTemperatureDetectors,mostcommonlyknownasRTD’s,arebasedontheprinciplethattheresistanceofmetalincreasesasitstemperatureincreases.StandardizedRTDs,whosetablesarestoredinthememoryoftheTT302,arethefollowing:
.JIS[1604-81](Pt50&Pt100)
.IEC,DIN,JIS[1604-89](Pt50,Pt100&Pt500)
..GE(Cu10)
..DIN(Ni120)
ForcorrectmeasurementofRTDtemperature,itisnecessarytoeliminatetheeffectoftheresistanceofthewiresconnectingthesensortothemeasuringcircuit.Insomeindustrialapplications,thesewiresmaybehundredsofmeterslong.Thisispa
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