100坪

２０１ ２ ＮＯ １１

百 鬲 ｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ

Ｐｔ １ ００测温方法在永坪炼油厂的应用①

闫艳荣’ 张秀梅

（１．陕西延长石油（集团）有限公司永坪炼油厂项目管理科 延安 ７１ ７２０８；

２．陕西延长石油（集团）有限公司永坪炼油厂信息中心 延安 ７１ ７２０８）

工业技术

摘要：本文主要介绍了Ｐｔｌ００热电阻的特性和测温原趋，井从现场应用方面介绍了提高Ｐｔｌ００测温精度的方案和在永坪炼油厂的应用情况。

关键词：温度测量ＰｔｌＯ０ 现场应用

中图分类号：ＴＰ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—０９８Ｘ（２０１２）０４（ｂ）一００５０—０２

１引言

温度是表征物体冷热程度的物理量，

是工业生产和科学实验中最普通、最重要

的热工参数之一。物体的许多物理现象和

化学性质都与温度有关，许多生产过程均

是在一定的温度范围内进行的。因此在工

业生产过程中，温度一直都是一个很重要

的物理参数，温度的检测和控制直接和安

全生产、产品质量、生产效率、节约能源等

重大技术经济指标相联系，因此在国民经

济的各个领域中都受到了人们的普遍重

视。温度检测类仪表作为温度测量工具，也

因此得到广泛应用。

温度不能直接加以测量，只能借助于

冷热不同的物体之间的热交换，以及物体

的某些物理性质随冷热程度不同而变化的

特性，来进行间接测量。利用热平衡原理，

我们可以选择某一物体同被测物体相接触

来测量它的温度，当两者达到热平衡状态，

选择物体与被测物体的温度相同，通过对

选择物体的物理量咆测量，便可得到被测

物体的温度数值。其中，热电阻温度计和热

电偶温度计在化工产业中得到了大众的认

可，在我们永坪炼油厂各生产装置中热电

阻温度计是不可缺少的仪表元器件之一。

ｃ －

， ６００ ；

。

５００

４００

３００

２００

ｌ０Ｏ

Ｏ Ａｏｏ ２００ ３００

ｌＯ０ 一 ，

－２００

图１ Ｐｔｌ Ｏ０的电阻一温度关系曲线

今天，我就先从热电阻的特性和测温原理

以及测温方案上谈一谈我对热电阻温度计

的认识。

２ ＰｔｌＯ０的特性

铂电阻是用很细的铂丝（０ｏ．０３－０．０７ｒａｍ）

绕在云母支架上制成，是国际公认的高精

度测温标准传感器。因为铂电阻在氧化性

介质中，甚至高温下其物理、化学性质都非

常稳定，因此它具有精度高、稳定性好、性

能可靠的特点。因此铂电阻在中温（－２００～

６５０℃）范围内得到广泛应用。目前市场上已

有用金属铂制作成的标准测温热电阻，如

Ｐｔｌ００、Ｐｔ５００、Ｐｔｌ００等。它的电阻一温度关系

的线性度非常好，如图１所示是其电阻一温

度关系曲线，在－２００～６５０℃温度范围内线

性度已经非常接近直线。

铂电阻阻值与温度的关系可以近似用

下式表示：

在０～６５０℃范围内：

Ｒｔ＝Ｒ０（１＋Ａｔ＋Ｂｔ ）

在一ｌ９０～０℃范围内：

Ｒｔ＝Ｒ０ｆ１＋Ａｔ＋Ｂｔ２＋Ｃ（ｔ－ｌ００）ｔ ）

式中Ａ、Ｂ、Ｃ为常数，

Ａ＝３．９６８４７ Ｘ １０一：

Ｂ＝－５．８４７ Ｘ１０；

Ｃ：－４．２２×ｌ０一 ：

Ｒｔ为温度为ｔ时的电阻值；ＲＯ为温度为０

℃时的电阻值，以Ｐｔ１００为例，这种型号的

铂热电阻，ＲＯ就等于１００Ｑ，即环境温度等

于０度的时候，Ｐｔｌ００的阻值就是１００Ｑ。当温

度变化的时候，Ｐｔ１００的电阻也随之变化，

通过以上电阻一温度表达式便可以计算出

相对应的温度。假如我们所测得的热阻值

为１０７Ｑ左右，温度显示为２０℃，就表示热

电阻性能良好。

（‘２） 在实际应用中，一般使用单片机来进

行温度的计算，由于该表达式比较复杂，用

图２采用恒流源的Ｐｔｌ Ｏ０测温方案

单片机处理这样的计算过程，将会占用大量

的资源，程序的编写上也相当复杂，所以一

般采用先查表，再插值的方法换算出温度。

３ ＰｔｌＯ０测温原理

Ｐｔ１Ｏ０是电阻式温度传感器，测温的本

质其实是测量传感器的电阻，通常是将电

阻的变化转换成电压或电流等模拟信号，

再将模拟信号转换成数字信号，再由处理

器换算出相应温度。采用Ｐｔ１００测量温度一

般有两种方案：

（１）设计一个恒流源通过Ｐｔ１００热电阻，

通过检／ｉ￣１Ｐｔ１００上电压的变化来换算出温

度；

（２）采用惠斯顿电桥，电桥的四个电阻

中三个是恒定的，另一个用Ｐｔ１００热电阻，

当Ｐｔｌ００电阻值变化时，测试端产生一个电

势差，由此电势差换算出温度。

两种方案的区别只在于信号获取电路

的不同，其原理上都是外界温度变化引起

电阻阻值的变化，从而使处理器接收到转

换器送来的不同信号，转换成相应的温度。

如图２所示，是以华邦的７８Ｅ５ｌ单片机

为处理器，采用恒流源为信号获取电路的

测温方案，恒流源通过Ｐｔ１００热电阻，温度

变化引起Ｐｔｌ００电阻值的变化，从引起电压

的变化，放大后经Ａ／Ｄ采用后，送由单片机

处理，换算出相应温度。为了达到高精度、

宽量程的测温要求，选用的是Ａ／Ｄ转换芯

片是１２位串行Ａ／Ｄ芯片ＭＡＸｌ２７０。

４提高ＰｔｌＯ０测温精度的方案

从理论上讲，提高Ｐｔ１ ００测温精度的方

案有三种：

（１）通过改善Ｐｔｌ００接线方式对误差进行

补偿｛

（２）通过对采样信号进行滤波减小随机

（下转５２页）

【 一嚏翻

①作者简介：闫艳荣，女，籍贯山东；民族，汉；职称：工程师。

５０ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ

兰缱韵Ｉ （ｃ）嘲ｌ制

图３ Ｐｔｌ Ｏ０的三种接线方法

］ Ｑ：

Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ

２００６年颁布了《燃气用聚乙烯管道焊接技

术规则））ＴＳＧ Ｄ２００２－２００６。以上一系列实

践、研究、标准规程制订、更新，对聚乙烯燃

气管的发展奠定了坚实有力的基础，也为

聚乙烯燃气管道在管道燃气工程中的应用

确定了理论依据和设计、施工标准。

２ ０ ０ ６年，《城镇燃气设计规范》

ＧＢ５００２８－２００６的修订也向聚乙烯（ＰＥ）管在

燃气领域中的应用敞开了大门，这为聚乙

烯（ＰＥ）管在燃气安装中大展拳脚，提供了

广阔的空间。

４燃气聚乙烯（ＰＥ）管的优越性

４．１材料强度高

与其它各种常见材料相比，聚乙烯（ＰＥ）

管的材料强度高，具体指标见表ｌ。【１Ｉ

４．２使用寿命长

与其它各种常见材料相比，聚乙烯（ＰＥ）

管的使用寿命较长，具体指标见表２。…

４．３安全性能高

（１）强度高的管材是安全性的基础

由表１可以看出，聚乙烯（ＰＥ）管，与常用

的其他燃气管比较，它的抗拉强度达到和

超过碳钢管，ＰＥ燃气管韧性好，耐冲击强度

高，重物直接压过管道不会导致管道破裂。

高强度的不锈钢管承压较高，能承受外力

撞击和较高的输送介质的压力，是安全性

好的基础。

（２）耐腐蚀性好的管材是安全性的保障

碳钢管道最忌输送介质和外部环境的

腐蚀，由其基本性能知，就耐腐蚀性能而

言，ＰＥ管是各种流体输送管材中的佼佼者，

具有卓越的耐腐蚀性能：除少数强氧化剂

外，可耐多种化学介质的侵蚀，它在各种含

氧量、温度、ｐＨ值溶液中均有良好耐腐蚀

性，一旦表面受损也很快能在常态下自然

氧化愈合，因此一般不会发生局部腐蚀，能

切实保障管材的安全性。

（３）ＰＥ管具有可靠的连接性能：－ＰＥ管

道独特的电热熔焊接和热熔对接焊技术，

使接１：３强度高于管材本体强度，接缝不会

由于土壤移动或载荷的作用而断开，从而

保证了接口的安全可靠性。

４．４施工性能良好

管道质轻、运输、安装方便，焊接工艺

简单，施工快捷，工程综合造价明显降低；

同时ＰＥ管为柔性管道，具有高韧性和良的

挠性。工程适应性强，在市政燃气工程和住

宅小区庭院里的各专业管道多，管位紧张，

在这种复杂的施工环境中，它有一种柔韧

性，能在许可的曲率半径下可自然弯曲规

避，蜿蜒敷设安装。

目前，国内聚乙烯（ＰＥ）管的施工已逐渐

使用全自动焊接全面替代手动焊接，ＰＥ管

的全自动焊接体现了一下几点工艺优越

性：

（１）全自动热熔对接焊机利用计算机控

制焊接的工艺参数和工艺过程，可避免人

为因素影响。

（２）全自动热熔对接焊机，可以选定最

佳热熔焊接参数，并保持很小的公差，大大

减少了操作人员对焊接过程的干预程度，

从而保证了焊接质量。

（３）全自动热熔对接焊机，控制精度高，

重复准确性好，操作简便实用，且焊接结果

独立于设备的操作者，即影响焊接质量的

人为因素几乎为零。

（４）所有焊接工艺参数的理论值和实际

值都被储存在计算机中，随时可以调用，实

现了可追溯性。

４．５使用性能优异

ＰＥ管内壁光滑、摩擦系数低，介质通过

能力相应提高，并具有优异的耐磨性能，有

利于气液态燃气的输送。燃气ＰＥ管内壁粗

糙度小，其粗糙度为０．０１ｍｌＴｌ，而钢管内壁

粗糙度为０．２ｒａｍ，因此，理论上ＰＥ管的燃气

经济流速可比钢管高出数倍，气体输送能

力比钢管大得多，输送管线长度要远得多。

（上接５０页）

误差；

（３）通过插值算法校正ＰｔｌＯ０的非线性度。

对于工业应用来说，第一种方案比较

容易实现，而且现场操作简单，因此在这里

只介绍第一种方案。

铂热电阻的使用，一般有三种接法，分

别是二线制接法、三线制接法和四线制接

法，如图３所示，不同的接法适应于不同的

精度要不求。

（１）二线制接法：如图３（ａ）所示，这种接

法不考虑Ｐｔｌ００电缆的导线电阻，将Ａ／Ｄ采

样端与电流源的正极输出端接在一起，这

种接法由于没有考虑测温电缆的电阻，因

此只能适用于测温距离较近的场合。

（２）三线制接法：如图３（ｂ）所示，这种接

法增加了用于Ａ／Ｄ采样的补偿线，三线制

接法消除了连接导线电阻引起的测量误

差，这种接法适用于中等测温距离的场合。

（３）四线制接法：如图３（ｃ）所示，这种接

法不仅增加了Ａ／Ｄ采样补偿线，还加了一

条Ａ／Ｄ对地的补偿线，这样可以进一步的

减小测量误差，可以用干铡温距离较远的

工业技术

因此，选用燃气ＰＥ管在运行能力上得到很

大提升。

４．６投资成本低

管材的价格比目前常用的燃气钢管的

优势是众所周知，小管径ＰＥ管道一般采用

电熔连接，ＰＥ管件价格高；对大管径的ＰＥ

管，其价格要比钢管高，但可采用热熔连

接，节省管件费用和人工机械费用，同时，

相对于中压钢质燃气管道在安装焊接过中

必须经无损探伤等一笔可贵的费用，检测

程序也比较复杂；而ＰＥ燃气管检测程序、检

测方法和手段简单有效，检测费很小。总

之，燃气ＰＥ管材料和安装费用较钢管优势。

而且寿命长、无需防腐，其综合价仍比钢管

投资低。

５结语

综上所述，ＰＥ燃气管道具有性能优异，

施工简单，运行可靠，维修方便，使用寿命

长，投资成本低等优点，以及广泛使用聚乙

烯（ＰＥ）燃气管以后后，市政管理部门及燃

气企业不断摸索和总结出了完善的运行管

理和维护方法，完全实现了燃气管网安全

运行，因此聚乙烯（ＰＥ）燃气管道在市政燃

气管网建设的应用前景十分广阔。

参考文献

［１】ＧＢ５Ｏ０２８—２００６城镇燃气设计规范．

【２］ＧＢｌ ５ ５５ ８．１—２００３燃气用埋地聚乙烯

（ＰＥ）管道系统第１部分：管材．

【３］ＧＢ１ ５ ５ ５８．２－２００５燃气用埋地聚乙烯

（ＰＥ）管道系统第２部分：管件．

【４】ｃ¨６３—９ ５聚乙烯燃气管工程技术规

程》．

【５】ＴＳＧ Ｄ２００２—２００６燃气用聚乙烯管道焊

接技术规则．

场合。鉴于以上接法的比较如果只从精度

上考虑，采用四线制接法效果最好。但是在

我们现场应用中，考虑各方面的实际情况，

通常采用三线制接法。

５ Ｐｔ１００热电阻在永坪炼油厂的应用情况

在我厂，现在运行的装置共使用Ｐｔ１００

热电阻大约３１０支，主要应用在对温度精度

要求较高的大型机组和泵的温度以及成品

罐区汽油罐、柴油罐的测温方面。在Ｉ催化

装置的大型机组上，Ｐｔ１００热电阻用来测主

风机、增压机、气压机的轴承温度、电机轴

温、定子温度以及润滑油温度等方面，共用

热电阻４９支；在Ⅱ催化中，除了在机组内部

使用Ｐｔ１００热电阻，还在每台风机的出口、入

口以及泵轴温的测量方面使用了Ｐｔ１００热电

阻，在整个装置共用热电阻１ ０８支；重整加

氢装置上，在压缩机的轴承温度、电机定子

温度、润滑油箱温度测量等方面同样也使

用了热电阻进行温度测量；在干气及余热

综合利用项目上，主要应用在中温水的测

量及机组保护上，汽轮发电机大机测温应

用１２支热电阻，小机应用９支。

５２ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ

经过这几年的时间检验，证明Ｐｔｌ００热

电阻测量精度高并且性能稳定，在炼油厂

机组运行及保护中起着重要的作用，在以

后的技术改造中，会进一步推广Ｐｔ１００热电

阻的使用。

６结语

上文介绍了Ｐｔ１ ｏ０热电阻的特性和测温

原理，并介绍了在永坪炼油厂的应用情况，

根据现场温度测量的不同场合，Ｐｔ１Ｏ０热电

阻基于其精度高、性能稳定、操作方便，应

该得到广泛应用。

参考文献

【１］龚一光，杨家什．一种实用的铂热电阻

温度巡检仪．成都气象学院学报，２０００年

Ｏ２期．

［２】Ｐｔ１０Ｏ热电阻的高精度测温方法．百度文

雇．

［３］干气脱硫及硫磺回收工艺流程图．中国

石油天然气华东勘察设计研究院．

［４】ＰＴ１ＯＯ铂热电阻温度测量系统设计．中

电网，２００９－０７－１４．