鎧裝熱電偶作為溫度測(cè)量傳感器,通常與溫度變送器、調(diào)節(jié)器及顯示儀表等配套使用,組成過程控制系統(tǒng),用以直接測(cè)量或控制各種生產(chǎn)過程中0-1800℃范圍內(nèi)的流體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面等溫度。鎧狀熱電偶具有能彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時(shí)間快和堅(jiān)固耐用等許多優(yōu)點(diǎn),它和工業(yè)用裝配式熱電偶一樣,作為測(cè)量溫度的傳感器,通常和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。
內(nèi)容簡(jiǎn)介
鎧裝熱電偶具有能彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時(shí)間快和堅(jiān)固耐用等許多優(yōu)點(diǎn),它和工業(yè)用裝配式熱電偶一樣,作為測(cè)量溫度的傳感器,通常和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用,同時(shí),亦可以作為裝配式熱電偶的感溫元件。它可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過程中從0℃~800℃范圍內(nèi)的液體、蒸汽和其氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度。與裝配式熱電偶相比,鎧裝熱電偶具有可彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時(shí)間短和堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)。
工作原理
是兩種不同成份的導(dǎo)體兩端經(jīng)焊接,形成回路,直接測(cè)溫端叫工作端,接線端子端叫冷端,也稱參比端。當(dāng)工作端和參比端存在溫差時(shí),就會(huì)在回路中產(chǎn)生熱電流,接上顯示儀表,儀表上就會(huì)指示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)的對(duì)應(yīng)溫度值。鎧裝熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)將隨著測(cè)量端溫度升高而增長(zhǎng),熱電動(dòng)勢(shì)的大小只和熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫差有關(guān),和熱電極的長(zhǎng)度、直徑無關(guān)。鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)原理是,是由導(dǎo)體、高絕緣氧化鎂、外套1Cr18Ni9Ti不銹鋼保護(hù)管,經(jīng)多次一體拉制而成。鎧裝熱電偶產(chǎn)品主要由接線盒、接線端子和鎧裝熱電偶組成基本結(jié)構(gòu),并配以各種安裝固定裝置組成。
特點(diǎn)
鎧裝熱電偶是溫度測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的溫度器件,他的主要特點(diǎn)就是測(cè)溫范圍寬,性能比較穩(wěn)定,同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,動(dòng)態(tài)響應(yīng)好,更能夠遠(yuǎn)傳4-20mA電信號(hào),便于自動(dòng)控制和集中控制。熱電偶的測(cè)溫原理是基于熱電效應(yīng)。將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路,當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí),回路中將產(chǎn)生熱電勢(shì),這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),又稱為塞貝克效應(yīng)。閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)有兩種電勢(shì)組成;溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。溫差電勢(shì)是指同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì),不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度,所以他們產(chǎn)生的電勢(shì)也不相同,而接觸電勢(shì)顧名思義就是指兩種不同的導(dǎo)體相接觸時(shí),因?yàn)樗麄兊碾娮用芏炔煌援a(chǎn)生一定的電子擴(kuò)散,當(dāng)他們達(dá)到一定的平衡后所形成的電勢(shì),接觸電勢(shì)的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)以及他們接觸點(diǎn)的溫度。
國(guó)際上應(yīng)用的熱電偶具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,國(guó)際上規(guī)定熱電偶分為八個(gè)不同的分度,分別為B,R,S,K,N,E,J和T,其測(cè)量溫度的最低可測(cè)零下270攝氏度,最高可達(dá)1800攝氏度,其中B,R,S屬于鉑系列的熱電偶,由于鉑屬于貴重金屬,所以他們又被稱為貴金屬熱電偶而剩下的幾個(gè)則稱為廉價(jià)金屬熱電偶。熱電偶的結(jié)構(gòu)有兩種,普通型和鎧裝型。普通性熱電偶一般由熱電極,絕緣管,保護(hù)套管和接線盒等部分組成,而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲,絕緣材料和金屬保護(hù)套管三者組合裝配后,經(jīng)過拉伸加工而成的一種堅(jiān)實(shí)的組合體。但是熱電偶的電信號(hào)卻需要一種特殊的導(dǎo)線來進(jìn)行傳遞,這種導(dǎo)線我們稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。不同的熱電偶需要不同的補(bǔ)償導(dǎo)線,其主要作用就是與熱電偶連接,使熱電偶的參比端遠(yuǎn)離電源,從而使參比端溫度穩(wěn)定。補(bǔ)償導(dǎo)線又分為補(bǔ)償型和延長(zhǎng)型兩種,延長(zhǎng)導(dǎo)線的化學(xué)成分與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕枷嗤?,但是?shí)際中,延長(zhǎng)型的導(dǎo)線也并不是用和熱電偶相同材質(zhì)的金屬,一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導(dǎo)線代替。補(bǔ)償導(dǎo)線的與熱電偶的連線一般都是很明了,熱電偶的正極連接補(bǔ)償導(dǎo)線的紅色線,而負(fù)極則連接剩下的顏色。一般的補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)大部分都采用銅鎳合金。
溫度補(bǔ)償
由于鎧裝熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時(shí)),而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn),為了節(jié)省鎧裝熱電偶材料,降低成本,通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把鎧裝熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi),連接到儀表端子上。必須指出,熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極,使鎧裝熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上,它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響,不起補(bǔ)償作用。因此,還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。 在使用鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配,極性不能接錯(cuò),補(bǔ)償導(dǎo)線與鎧裝熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。
測(cè)溫原理
電偶是用兩種不同成份的導(dǎo)體焊接在一起,兩端溫度不同時(shí),在回路中就會(huì)有熱電勢(shì)產(chǎn)生,因此勢(shì)電偶是通過測(cè)量電勢(shì)從而測(cè)量溫度的一種感溫原件,它是一種變換器,它能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)再由顯示儀表顯示出來。
熱電偶測(cè)量溫度的基本原理是熱電效應(yīng),將兩種不同成份的金屬導(dǎo)體首尾相連接成閉合回路,如兩接點(diǎn)的溫度不等,則在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì),形成熱電流,這就是熱電效應(yīng)。熱電偶就是將兩種不同的金屬材料一端焊接而成,焊接的一端叫做測(cè)量端,未焊接的一端叫做參考端,參考端在使用時(shí)通常恒定在一定的溫度(如00C)當(dāng)對(duì)測(cè)量端加熱時(shí),在接點(diǎn)處有熱電勢(shì)產(chǎn)生。如參考端溫度恒定,其熱電勢(shì)的大小和方向只與兩種金屬材料的特性和測(cè)量端的溫度有關(guān),而與勢(shì)電偶的精細(xì)和長(zhǎng)短無關(guān)。當(dāng)測(cè)量端的溫度改變后,勢(shì)電勢(shì)也隨之改變,并且溫度和熱電勢(shì)之間有一固定的函數(shù)關(guān)系,利用這個(gè)關(guān)系就可以測(cè)量溫度。
測(cè)量范圍
常用的溫度儀表有鎧裝熱電偶。
鎧裝熱電偶:測(cè)量500℃以上的高溫,火電廠種主蒸汽的溫度,過熱器管壁溫度,高溫?zé)煔鉁囟?。特點(diǎn):能測(cè)量高溫,性能穩(wěn)定,準(zhǔn)確可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、便于信號(hào)的遠(yuǎn)傳和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)切換測(cè)量。主要的型號(hào):分度號(hào):S或LB-3上限1300℃(短時(shí)1600℃)。B或LL-2上限1600℃(短時(shí)1800℃)K或EU-2上限1200℃(短時(shí)1300℃)T或CK上限-200~350℃(短時(shí)400℃)E或EA-2上限-200~900℃熱電阻:測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣、可遠(yuǎn)距離策問、實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制和記錄。
鉑熱電阻,最高測(cè)溫650℃,Pt50,Pt100,銅電阻:50-150℃Cu50,Cu100。注意:自熱效應(yīng)引起的誤差,Pt工作d電流為小于6mA,遲滯帶來的影響,熱容量大,充分的熱交換,測(cè)量才準(zhǔn)確。安裝:安裝時(shí),與被測(cè)介質(zhì)形成逆流,至少成90° 分度號(hào):S或LB-3上限1300℃(短時(shí)1600℃)。B或LL-2上限1600℃(短時(shí)1800℃)K或EU-2上限1200℃(短時(shí)1300℃)T或CK上限-200~350℃(短時(shí)400℃)E或EA-2上限-200~900℃:測(cè)量精度高 、性能穩(wěn)定、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣 、可遠(yuǎn)距離策問、實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制和記錄。鉑,最高測(cè)溫650℃,Pt50,Pt100,銅電阻:
技術(shù)指標(biāo)
不同材料和直徑鎧裝熱電偶型號(hào)、分度號(hào)及推薦使用溫度電極材料
鎧裝熱電偶熱響應(yīng)時(shí)間在溫度出現(xiàn)階躍變化時(shí),熱電偶的輸出值變化至相當(dāng)于該階躍變化的某個(gè)規(guī)定百分?jǐn)?shù)所需要的時(shí)間,稱為熱響應(yīng)時(shí)間,用τ表示(取50%時(shí)用τ0.5表示)。 鎧裝熱電偶熱響應(yīng)時(shí)間τ0.5(秒)
注:絕緣電阻用MΩ·m表示,即為常溫絕緣電阻與鎧裝偶長(zhǎng)度的乘積。
例如:1000MΩ·m表示:1m長(zhǎng)的試樣的絕緣電阻為
1000MΩ,10m長(zhǎng)的試樣的絕緣電阻為100MΩ。
對(duì)于長(zhǎng)度小于1m的鎧裝偶,按1m計(jì)算。
插座式接線盒和帶補(bǔ)償導(dǎo)線的鎧裝熱電偶不在此例。
測(cè)量范圍和準(zhǔn)確度
形式
露端式: 熱響應(yīng)時(shí)間短;適于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)排氣等 要求響應(yīng)快的溫度測(cè)量;機(jī)械強(qiáng)度較低。
接殼式 :熱響應(yīng)時(shí)間短;公稱壓力大(可達(dá)34MPa);不適用于有電磁干擾的場(chǎng)合。
絕緣式 :熱響應(yīng)時(shí)間較前兩種長(zhǎng),使用壽命長(zhǎng);抗電磁干擾;在對(duì)熱響應(yīng)時(shí)間無特殊要求的場(chǎng)合多采用此種形式。
分離式 : 雙支,避免信號(hào)干擾,其特點(diǎn)同絕緣式。
區(qū)分方法
的工作原理是由兩種不同材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,每當(dāng)兩端存在溫度傳梯時(shí),就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)回路,而這個(gè)回路中就會(huì)有電流通過,而這時(shí)兩端之間就存在電能,而這個(gè)電能就叫熱電動(dòng)勢(shì),這就是著名的塞貝克效應(yīng)(Seebeckeffect)。
兩種不同材質(zhì)導(dǎo)體為熱電極,而這里,如果溫度高的那一端為正常的工作端,反之,溫度低的那一端就是自由端了,自由端通常的情況下,他是處于一個(gè)恒溫的狀態(tài)下的。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系,制成熱電偶分度表;分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得到的,不同的熱電偶具有不同的分度表。
在熱電偶整個(gè)回路當(dāng)中,如果接入第三種金屬材料時(shí),而該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度一樣的時(shí)候,熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)將保持不變,即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此,在熱電偶測(cè)溫時(shí),可接入測(cè)量?jī)x表,測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)后,即可知道被測(cè)介質(zhì)的溫度。熱電偶測(cè)量溫度時(shí)要求其冷端(測(cè)量端為熱端,通過引線與測(cè)量電路連接的端稱為冷端)的溫度保持不變,其熱電勢(shì)大小才與測(cè)量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測(cè)量時(shí),冷端的(環(huán)境)溫度變化,將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償正常。與測(cè)量?jī)x表連接用專用補(bǔ)償導(dǎo)線。
K型熱電偶是目前在500℃以上的測(cè)溫區(qū)用量zui大的金屬熱電偶,其用量是其他金屬熱電偶的總和。今天我們就來了解一下鎧裝熱電偶怎么分正負(fù)極。
首先我們來了解什么是正負(fù)極。正極(KP)的名義化學(xué)成分為:Ni:Cr≈90:10,負(fù)極(KN)的化學(xué)成分為:Ni:Si≈97。負(fù)極材料具有鐵磁性,可以用于區(qū)分正負(fù)極.
K型熱電偶線性度好、熱電動(dòng)勢(shì)較大,所以能用于氧化性、惰性氣氛中。但K型熱電偶不能直接在高溫下用于硫、還原性或還原、氧化交替的氣氛中和真空中,也不推薦用于弱氧化氣氛之中。它的正極為含鉻10%的鎳鉻合金(KP),負(fù)極為含硅3%的鎳硅合金(KN)。因此,鎧裝熱電偶怎么分正負(fù)極呢?依據(jù)此特性,用磁鐵可以很方便地鑒別出鎧裝熱電偶的正負(fù)極了。
如果之上的方法,其他的熱電偶的正負(fù)極,也是非常的簡(jiǎn)單的就能區(qū)分的。
安裝需知
1、壓塊安裝高度必須一致,通常在層面以上150~200mm處;
2、壓塊焊接要求用三面點(diǎn)焊,熱偶插入口不要點(diǎn)焊,側(cè)面點(diǎn)焊要注意別將止動(dòng)螺絲給焊死了;
3、管道壁溫應(yīng)該上下對(duì)稱安裝;
4、鎧裝熱電偶必須插入到位,止動(dòng)螺絲緊到位;
5、鎧裝熱電偶引出建議使用小槽盒;
6、鎧裝熱電偶固定必須使用不銹鋼絲替代;
7、鎧裝熱電偶與爐墻接口處必須包扎,然后穿入自制的保護(hù)管引出;
8、為了預(yù)防鍋爐的沉降,建議使用過渡接線盒,然后再用補(bǔ)償導(dǎo)線連接至前置器;
9、爐墻與前置器的橋架或者保護(hù)管不應(yīng)是封閉式的,要預(yù)防高熱流直接進(jìn)前置器而損壞了里面的元件(天津電建就因?yàn)闆]有注意,造成了前置器的損壞);
10、前置器安裝位置不能過遠(yuǎn),否則熱偶長(zhǎng)度不夠;
11、接線應(yīng)該正確,可靠。