返回首页 在线订单 联系我们

服务热线:0517-86781318,86951196

联系我们
公司名称:金湖虹润仪表有限公司
地址:江苏省金湖县经济开发区同泰大道286号
邮编:211600
电话:0517-86781318,86951196
手机: 13901404207
联系人: 丁海峰
传真:0517-86951198
E-mail: dinghaifeng163@163.com
技术文章
当前位置:首页 > 技术文章 > 热电偶的正确使用
热电偶的正确使用
点击次数:1781 发布时间:2009-03-10

热电的正确使用
& f& h. o$ F2 _
正确使用热电偶不但可以准确得到温度的数值,保证产品合格,而且还可节省热电偶的材料消耗,既节省资金又能保证产品质量。安装不正确,热导率和时间滞后等误差,它们是热电偶在使用中的主要误差。

1 安装不当引入的误差

热电偶安装的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等,换句话说,热电偶不应装在太靠近门和加热的地方,插入的深度至少应为保护管直径的810倍;热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入,因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性;热电偶冷端太靠近炉体使温度超过100热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场,所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差;热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内,当用热电偶测量管内气体温度时,必须使热电偶逆着流速方向安装,而且充分与气体接触。

1 G9 j7 h$ v* B2 绝缘变差而引入的误差

热电偶绝缘了,保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良,在高温下更为严重,这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰,由此引起的误差有时可达上。

3 热惰性引入的误差

: l4 P; W1 `* z% U) O3 C$ H由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化,在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。测温环境许可时,甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后,用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。测量滞后越大,热电偶波动的振幅就越小,与实际炉温的差别也就越大。当用时间常数大的热电偶测温或控温时,仪表显示的温度虽然波动很小,但实际炉温的波动可能很大。为了准确的测量温度,应当选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比,与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比,如要减小时间常数,除增加传热系数以外,zui有效的办法是尽量减小热端的尺寸。使用中,通常采用导热性能好的材料,管壁薄、内径小的保护套管。在较精密的温度测量中,使用无保护套管的裸丝热电偶,但热电偶容易损坏,应及时校正及更换。

+ ]% c) J; D4 y3 U5 f+ U2 |4 热阻误差

+ m- R7 l; T% y: B高温时,如保护管上有一层煤灰,尘埃附在上面,则热阻增加,阻碍热的传导,这时温度示值比被测温度的真值低。因此,应保持热电偶保护管外部的清洁,以减小误差。

浅谈下热电偶的几个小问题

1.热电偶的测量原理是什么?
3 t  r( [" M0 S'' O'' C
热电偶工作原理是基于赛贝克seeback效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现象。
'' ~& m0 I/ M3 c5 G3 |
热电偶由两根不同导线热电极组成,它们的一端是互相焊接的,形成热电偶的测量端也称工作端。将它插入待测温度的介质中;而热电偶的另一端参比端或自由端则与显示仪表相连。如果热电偶的测量端与参比端存在温度差,则显示仪表将指出热电偶产生的热电动势。

2.热电阻的测量原理是什么?
) E0 L9 [; j, w4 E9 @+ ^# Q* f% v
热电阻是利用金属导体或半导体有温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的,热电阻的受热部分感温元件是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料作成的骨架上或通过激光溅射工艺在基片形成。当被测介质有温度梯度时,则所测得的温度是感温元件所在范围内介质层的平均温度。

3.如何选择热电偶和热电阻?

根据测温范围选择:500以上一般选择热电偶500以下一般选择热电阻;
! E4 g5 v) T6 {
根据测量精度选择:对精度要求较高选择热电阻,对精度要求不高选择热电偶
- s/ D4 V9 d$ `; I
根据测量范围选择:热电偶所测量的一般指温,热电阻所测量的一般指空间平均温度;

4.什么是铠装热电偶,有什么优点?
$ t" k+ s# j1 r6 u
IEC1515的标准中名称为《mineral insulated thermocouple cable,即无机矿物绝缘热电电偶缆。将热电极、绝缘物和护套通过整体拉制而形成的,外表面好像是被覆一层铠装,故称为铠装热电偶。同一般装配式热电偶相比,具有耐压高、可弯曲性能好、抗氧化性能好及使用寿命长等优点。

5.热电偶的分度号有哪几种?有何特点?

热电偶的分度号有主要有SRBNKEJT等几种。其中SRB属于贵金属热电偶NKEJT属于廉金属热电偶

S分度号的特点是抗氧化性能强,宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,长期使用温度1400,短期1600。在所有热电偶中,S分度号的度等级zui高,通常用作标准热电偶

R分度号与S分度号相比除热电动势大15%左右,其它性能几乎完全相同;B分度号在室温下热电动势极小,故在测量时一般不用补偿导线。它的长期使用温度为1600,短期1800。可在氧化性或中性气氛中使用,也可在真空条件下短期使用。
) ^$ p" y9 `$ `, n5 NN
分度号的特点是1300下高温抗氧化能力强,热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好,耐核辐照及耐低温性能也好,可以部分代替S分度号热电偶
8 E# I1 `2 M8 v9 _) p& A, a  S. cK
分度号的特点是抗氧化性能强,宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,长期使用温度1000,短期1200。在所有热电偶中使用zui广泛;

. }! R: J6 h+ _6 VE分度号的特点是在常用热电偶中,其热电动势zui大,即灵敏度zui高。宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,使用温度0-800
3 q1 L: f( v# D- ^J
分度号的特点是既可用于氧化性气氛使用温度上限750,也可用于还原性气氛使用温度上限950,并且耐H2CO气体腐蚀,多用于炼油及化工;
/ X( E2 I) U9 d2 N: z9 d% E'' `T
分度号的特点是在所有廉金属热电偶中度等级zui高,通常用来测量300以下的温度。
% e. f& i# f" K6.
热电阻的引出线方式有几种?都有什么影响?

热电阻的引出线方式有3种:即2线制、3线制、4线制。
" T5 B, L8 ~, o3 O0 K9 V2
线制热电阻配线简单,但要带进引线电阻的附加误差。因此不适用制造A级精度的热电阻,且在使用时引线及导线都不宜过长。

3线制可以消除引线电阻的影响,测量精度高于2线制。作为过程检测元件,其应用zui广。
" E! A2 s5 M$ B- M7 e( p6 G/ q4
线制不仅可以消除引线电阻的影响,而且在连接导线阻值相同时,还可以消除该电阻的影响。在高精度测量时,要采用4线制。
% e1 L0 U! E6 r6 ^7.N
热电偶K热电偶相比有哪些优缺点?

 N热电偶的优点:
3 v$ M8 b- j# B- H# \8 u-
高温抗氧化能力强,长期稳定性强。K热电偶镍铬的正极中CrSi元素择优氧化引起合金成分不均匀及热电动势漂移等,在N热电偶增加CrSi含量,使镍铬合金的氧化模式由内氧化转变为外氧化,致使氧化反应仅在表面进行;
# d'' h, w" k1 p+ f7 q'' L; C-
低温短期热循环稳定性好,且抑制了磁性转变;

-耐核辐射能力强。N热电偶取消了K型中的易蜕变元素MnCo,使抗中子辐照能力进一步加强;
3 o1 Y0 m5 a  N* {; x'' l-
400~1300范围内,N热电偶的热电特性的线性比K型好。

N热电偶的缺点:

-N热电偶的材料比K型硬,较难加工;

-价格相对较贵。N热电偶的热膨胀系数要比不锈钢低15%,因此N型铠装热电偶的外套管应采用NiCrSi/NiSi合金;

--200~400范围内非线性误差较大。
'' u( r; F" ]3 g7 D8.
如何选择合适的热安装套管?
- L; U7 L0 N0 Y$ V+ M6 W
热安装套管的形状主要依据介质的温度、压力、密度和流速及所需插入长度而定。ASME/ANSI PTC19.3对此作了充分规定,采用套管强度分析软件可计算出套管设计是否符合工艺要求。安装于现场的热套管需计算热套管的强度,影响护套管的强度主要有以下三点:

1.流动引起的振动;经过护套管的液体产生一定频率的旋涡,称为涡区频率,该频率流速成正比。如果这个频率和热套管的固有频率接近或一致,就会产生共振,使吸收大量的热能,从而产生很高的应力并有可能损坏热套管和套管内传感器。ASME技术标准要求:涡区频率和热套管固有频率的比率应小于0.8
5 i  x0 c2 m) I& w2
.流动引起的应力;流体流动随着流速和密度而变化,并在热套管施加了力,这个流动引起的压力通过计算可以得出。
, h( y4 A% g3 W9 U. K: |" G3
.过程压力;热套管所能承受的zui大静压可以计算得出。"一般热安装套管的连接方式有螺纹连接式、法兰连接式和焊接式三种。
0 J/ m  b- k7 T: @9.
如何选择合适的双金属温度计?
7 e  d+ s" e7 e3 a3 l8 n5 u$ L
水平安装时,选择轴向或万向型双金属温度计;
垂直安装时,选择径向或万向型双金属温度计;
% Z% g* L7 L. y" @2 \6 q7 _# K, m, O& J
倾斜安装时,根据实际需要选择轴向、径向或万向型双金属温度计;
如需对测量点设置上下限报警控制时,可选择电接点双金属温度计
10.
双金属温度计有什么优缺点?
双金属温度计的优点在于价格相对低廉、读数直观,缺点为测温范围较小、精度相对不高。通常作为就地测量、显示仪表。
11.
温度变送器有何特点?
0 j9 Q5 _4 T9 L% t; r9 E0 x
温度变送器的特点是
$ U0 h) J4 Y2 `0 a4 M2 c- k-
静态功耗低、安全可靠、不需维修、使用寿命长。
1 Q3 I  X- X6 \3 I$ u-
体积较小,可与热电偶、热电阻融为一体,不仅安装方便,还可节省温变器安装费用。
-
传输信号为4-20mA标准信号,不但抗干扰能力强,传输距离远,而且可节约价格较贵的补偿导线。
-
可提供符合HART协议及FFPROFBUS总线通讯协议形式.
  f- M  A9 p$ h12.
压力式温度计测量原理是什么?
依据液体膨胀定律,即一定质量的液体,在体积不变的条件下,液体的压力与温度呈线形。气体、蒸汽的压力与温度也是呈一定的函数关系,因此压力式温度计的标尺应均匀等分。压力式温度计是由充有感温介质的温包、传压元件毛细管及压力敏感元件弹簧管组成。
13.
红外线温度计测量原理是什么?
- f* H+ U5 c6 g. ~  q
红外线测温计由光学系统,光电探测器,信号放大器及信号处理.显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量,红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号,该信号再经换算转变为被测目标的温度值。
14.
如何选择合适的补偿导线或电缆?
1 w% R2 Q( N& E4 x: \- b: R$ o
热电偶的补偿导线和电缆主要用于将热电偶的热电动势延长至二次仪表或控制室。主要有延伸型和补偿型两种补偿导线,延伸型采用与热电极相同的材料,所以精度较高;补偿型采用与热电极的热电势特性相势的材料,所以精度没有延伸型高。

 

上一篇 巴类流量计的介绍 下一篇 涡轮流量计原理和选择方法