热电阻、热电偶、温度变送器选型指南
石油化工自动化仪表选型设计规范
SH/T 3005—2016
集中式温度仪表选型指南 |
热电偶 · 热电阻 · 温度变送器
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一、温度测量：三兄弟各司其职 |
在工厂里，要把管道或罐体的温度告诉控制室，需要三样东西配合工作：
▲ 温度测量信号传输链路
📌 记住这条链路：测温元件（感知温度）→ 套管（保护元件）→ 变送器（转换信号）→ 控制系统（接收数据）
二、热电阻（RTD）—— 精度高的温度传感器 |
2.1 它是什么？
热电阻利用金属的电阻值会随温度变化的原理来测温。温度高了，电阻大；温度低了，电阻小。最常用的是铂热电阻，分度号 Pt100（0℃时电阻为100Ω）。
2.2 什么时候选热电阻？
根据规范 5.3.6 条，满足以下条件时优先选热电阻：
•温度测量精度要求较高
•需要反应速度较快
•安装环境无振动
📐 规范要求：RTD 应采用 Pt100，符合 IEC 60751 标准；必须采用线圈式或绕线式，不得采用薄片式；推荐采用 3 线制接线。
2.3 测温范围
Pt100 的常用测温范围：-200℃ 到 650℃。
• A级（W0.15）：允差 ±(0.15 + 0.002|t|)℃，温度范围 -100℃ ~ 450℃
• B级（W0.3）：允差 ±(0.3 + 0.005|t|)℃，温度范围 -196℃ ~ 660℃
三、热电偶（TC）—— 高温场合的首选 |
3.1 它是什么？
热电偶由两种不同金属丝焊接而成。当焊接点（热端）温度与另一端（冷端）温度不同时，就会产生一个微小的电压（mV级别）。温度越高，电压越大，由此得知温度。
3.2 什么时候选热电偶？
根据规范 5.3.7 条，以下情况优先选热电偶：
•测温范围大（超过650℃）
•现场有振动
•测量加热炉、裂解炉、焚烧炉等炉膛温度
⚠️ 注意：当工艺介质有腐蚀性时，不宜选用 J 型热电偶。
3.3 热电偶分度号怎么选？
根据规范 5.3.9 条，常用分度号如下表：
▲ 常用热电偶分度号速查表（来源：表5.3.9）
💡 最常用的是 K 型（镍铬-镍硅），适用 0~1200℃，性价比高。高温炉膛优选 B 型，低温场合可选 T 型。
3.4 热电偶安装注意事项
根据规范 5.3.10 条：
•一般情况下，测温元件应选用铠装型，热电偶宜选用非接地型
•除非工艺管道已配套管，否则必须配温度计套管
•测量管道或设备外壁温度时，选用表面热电偶
•用于安全联锁或关键控制的单测点，宜采用双支热电偶
•热电偶的冷端温度补偿在温度变送器上实现
四、热电阻 vs 热电偶 —— 一图看懂区别 |
▲ 热电阻与热电偶选型对比
五、温度变送器（TT）—— 信号的翻译官 |
5.1 为什么需要变送器？
热电偶输出的是毫伏级（mV）微弱电压，热电阻输出的是电阻值（Ω），这两种信号都不适合远距离传输。温度变送器的作用就是把这些信号统一转换为 4~20mA 的标准电流信号，方便控制室接收。
5.2 选型要点
根据规范 5.3.13 条，选型时参照以下要点：
▲ 温度变送器选型要点（来源：5.3.13条）
5.3 变送器的必备功能
根据规范 5.3.13 条 f/g/h 款，温度变送器必须具备：
•量程和分度号可组态（灵活配置）
•输入/输出隔离、热电偶冷端补偿、信号线性化
•热电偶烧断（TC burnout）自动检测：当测温元件断偶、断线（开路）时，输出信号应能通过组态选择超量程或欠量程故障模式，方便控制系统识别故障
5.4 一体型 vs 分体型
根据规范 5.3.13b 条：
•环境温度 ≤ 60℃ 且安装位置 ≤ 20m → 选一体型（变送器直接安装在套管头部）
•环境温度 > 60℃ 或安装位置 > 20m → 选分体型（变送器安装在较凉爽的位置）
5.5 什么情况可用温度开关代替变送器？
根据规范 5.3.14 条，以下场合可用温度开关：
•成套设备自带的电加热器温度开关
•仪表柜、控制柜中安装的高温报警开关
•HVAC（暖通空调）中的温度控制系统
⚠️ 温度开关接点应为密封型，爆炸危险区安装时应选防爆型，宜选 DPDT 型干接点（规范 5.3.15 条）。
六、温度计套管（TW）—— 传感器的铠甲 |
6.1 套管的作用
温度计套管安装在管道或容器上，测温元件（热电偶/热电阻）插入套管内部进行测量。套管保护测温元件不受工艺介质的冲刷、腐蚀和压力影响，同时便于更换测温元件而不需停产。
6.2 套管材质怎么选？
根据规范 5.3.11d 条，材质选择原则：最低选用 316SS，且不应低于设备或管道材质。
▲ 温度计套管常用材质速查（来源：表5.3.11）
6.3 套管安装深度
根据规范 5.3.11e 条：
•管道内安装：插入深度为管道直径的 1/3 到 1/2，且至少插入管道内 50mm
•容器内安装：插入深度距容器内壁至少 150mm（带搅拌器的容器可适当缩短）
6.4 哪些场合不需要套管？
根据规范 5.3.12 条，以下场合不安装温度计套管：
•用表面测温元件测量管道或设备外壁温度
•测量压缩机、风机的轴承温度
•测量电机的定子温度和轴承温度
•特殊设计需要快速响应的测温元件
七、量程怎么定？ |
根据规范 5.1.3 条：
•就地温度计的操作温度：应在刻度/量程的 30%～70% 范围内
•温度变送器的操作温度：应在量程的 10%～90% 范围内
根据规范 5.1.4 条：
📏 当操作温度不低于设计温度的 30% 时，仪表的量程应覆盖设计温度。
八、多路温度采集怎么选？ |
8.1 多路温度变送器
根据规范 5.3.4 条：
✅ 多路温度变送器可用于：温度指示和报警、温度计算、温度控制。
❌ 多路温度变送器不得用于：安全联锁（SIL/SIS）。
8.2 多路温度转换器
根据规范 5.3.5 条：
✅ 多路温度转换器可用于：温度指示和报警。
❌ 不得用于：温度计算、温度控制、安全联锁。
九、安全联锁场合特别注意 |
根据规范 5.3.2 条，用于安全联锁或关键控制的测温元件有特殊要求：
•单检测点测温元件宜采用双支配置（双热电偶或双热电阻），且两支安装在不同的温度计套管中
•温度变送器宜选用双通道型或冗余配置
•除三取二配置外，用于停车联锁的测温元件应与其他用途的元件分开，分别设置在不同套管中
⚠️ 用于 SIS（安全仪表系统）的变送器宜不带就地显示表；用于其他用途的变送器宜带就地显示表（规范 4.19 条）。
本文内容严格来源于 SH/T 3005—2016《石油化工自动化仪表选型设计规范》