在工業(yè)生產(chǎn)過程中,溫度是需要測(cè)量和控制的重要參數(shù)之一。在溫度測(cè)量中,熱電偶的應(yīng)用極為廣泛,它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、測(cè)量范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳等許多優(yōu)點(diǎn)。另外,由于熱電偶是一種無源傳感器,測(cè)量時(shí)不需外加電源,使用十分方便,所以常被用作測(cè)量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。
圖 1
裝配熱電偶主要由接線盒、保護(hù)管、絕緣套管、接線端子、熱電極(由兩種不同成分的金屬或合金組成的)組成基本結(jié)構(gòu),并配以各種安裝固定裝置。鎧裝熱電偶主要由接線盒、接線端子和鎧裝偶元件組成基本結(jié)構(gòu),并配以各種安裝固定裝置。鎧裝偶元件由導(dǎo)體、高溫絕緣氧化鎂、外套1Cr18Ni9Ti不銹鋼保護(hù)管,經(jīng)多次一體拉制而成。
工作原理是兩種不同成分的導(dǎo)體一端經(jīng)焊接,另一端接上顯示儀表,焊接端叫工作端(又叫測(cè)量端),另一端叫冷端(又叫參比端),當(dāng)工作端和參比端存在溫差時(shí),就會(huì)在回路中產(chǎn)生電流,儀表上就會(huì)指示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)所對(duì)應(yīng)溫度值。(熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)將隨著測(cè)量端溫度升高而增大,熱電動(dòng)勢(shì)的大小僅與熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫差有關(guān),與熱電偶的長度和直徑無關(guān)。)
隔爆原理和結(jié)構(gòu):隔爆式熱電偶和裝配式熱電偶的結(jié)構(gòu),工作原理基本相同,所區(qū)別的是,隔爆型產(chǎn)品接線盒(外殼)在設(shè)計(jì)上采取了隔爆結(jié)構(gòu),故當(dāng)即其外殼內(nèi)部的爆炸性混合物氣體發(fā)生爆炸時(shí),外殼不會(huì)破壞,而且由此產(chǎn)生的熱能不能順利地向外進(jìn)行擴(kuò)散--傳爆,而只能沿著外殼上具有足夠連接長度的微小縫隙,緩慢地傳至殼體外部,這時(shí),傳到殼外氣體的瞬間溫度已不致于能點(diǎn)燃外界的爆炸性氣體,即不會(huì)導(dǎo)致爆炸。
鎧裝熱電偶特點(diǎn):
1、具有能彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時(shí)間短和堅(jiān)固耐用
2、由于它體積小、反應(yīng)速度快,適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),可以安裝到狹小的或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的空間
3、由于偶絲密封狀態(tài)好,不容易受介質(zhì)侵蝕,因而提高了其測(cè)溫的準(zhǔn)確性可靠性,延長了使用壽命。
鎧裝熱電偶分類:
1、露端式
特點(diǎn):a、反應(yīng)速度快
b、適合于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度等
c、與其它測(cè)量結(jié)構(gòu)相比機(jī)械強(qiáng)度差。
2、接殼式
特點(diǎn):a、反應(yīng)速度快
b、耐壓可達(dá)3500KG/cm2(350MPa)
c、不適應(yīng)用于有電磁干擾場(chǎng)合。
3、絕緣式
特點(diǎn):a、反應(yīng)速度較接殼式慢,對(duì)于無特殊要求快速反應(yīng)的場(chǎng)合,一般都大量采用
b、使用壽命長
C、防電磁干擾。
4、分離絕緣式
特點(diǎn):可避免雙支之間信號(hào)干擾,其它特點(diǎn)同絕緣式。
八大熱電偶
熱電偶分度號(hào) | 熱電極材料 | |
正極 | 負(fù)極 | |
S | 鉑銠 10 | 純鉑 |
R | 鉑銠 13 | 純鉑 |
B | 鉑銠 30 | 鉑銠 6 |
K | 鎳鉻 | 鎳硅 |
T | 純銅 | 銅鎳 |
J | 鐵 | 銅鎳 |
N | 鎳鉻硅 | 鎳硅 |
E | 鎳鉻 | 銅鎳 |
在生產(chǎn)中由于被測(cè)對(duì)象不同,環(huán)境條件不同,測(cè)量要求不同,和熱電阻的安裝方法及采取的措施也不同,需要考慮的問題比較多,但原則上可以從測(cè)溫的準(zhǔn)確性、安全性、維修方便三個(gè)方面來考慮。
為避免測(cè)溫元件損壞,應(yīng)保證其有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,為保護(hù)感溫元件不受磨損應(yīng)加保護(hù)屏或保護(hù)管等,為確保安全、可靠,測(cè)溫元件的安裝方法應(yīng)視具體情況(如待測(cè)介質(zhì)的溫度、壓力、測(cè)溫元件的長度及其安裝位置、形式等)而定。下面僅舉幾例以引起注意:
凡安裝承受壓力的測(cè)溫元件,都必須保證其密封性。高溫下工作的熱電偶,為防止保護(hù)管在高溫下產(chǎn)生變形,一般應(yīng)垂直安裝,若必須水平安裝則不宜過長,并用支架保護(hù)熱電偶。若測(cè)溫元件安裝于介質(zhì)流速較大的管道中,則其應(yīng)傾斜安裝。為防止測(cè)溫元件受到過大的沖蝕,最好安裝在管道的彎曲處。當(dāng)介質(zhì)壓力超過10MPa時(shí),必須在測(cè)量元件上加保護(hù)外套。熱電偶/熱電阻的安裝部位還應(yīng)考慮其拆裝、維修、校驗(yàn)的足夠空間和場(chǎng)地,具有較長保護(hù)管的熱電偶、熱電阻應(yīng)能方便地拆裝。
常見故障分析及處理:
故障現(xiàn)象 | 可能原因 | 處理方法 |
熱電勢(shì)比實(shí)際值?。@示儀表指示值偏低) | 熱電極短路 | 如潮濕所致,則進(jìn)行干燥;如絕緣子損壞,則更換絕緣子 |
熱電偶的接線柱處積灰,造成短路 | 清掃積灰 | |
補(bǔ)償導(dǎo)線線間短路 | 找出短路點(diǎn),加強(qiáng)絕緣或更換補(bǔ)償導(dǎo)線 | |
熱電偶熱電極變質(zhì) | 在長度允許的發(fā)問下,剪去變質(zhì)段重新焊接,或更換新熱電偶 | |
補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶極性接反 | 重新接正確 | |
補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶不配套 | 更換相配套的補(bǔ)償導(dǎo)線 | |
熱電偶安裝位置不錄或插入深度不符合要求 | 重新按規(guī)定安裝 | |
熱電偶冷端溫度補(bǔ)償不符合要求 | 調(diào)整冷端補(bǔ)償器 | |
熱電偶與顯示儀表不配套 | 更換熱電偶或顯示儀表使之相配套 | |
熱電勢(shì)比實(shí)際值大(顯示儀表指示值偏高) | 顯示儀表與熱電偶不配套 | 更換熱電偶使之相配套 |
熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線不配套 | 更換補(bǔ)償導(dǎo)線使之相配套 | |
有直流干擾信號(hào)進(jìn)入 | 排除直流干擾 | |
熱電勢(shì)輸出不穩(wěn)定 | 熱電偶接線柱與熱電極接觸不良 | 將接線柱螺絲擰緊 |
熱電偶測(cè)量線路絕緣破損,引起斷續(xù)短路或接地 | 找出故障點(diǎn),修復(fù)絕緣 | |
熱電偶安裝不牢或外部震動(dòng) | 緊固熱電偶,消除震動(dòng)或采取減震措施 | |
熱電極將斷未斷 | 修復(fù)或更換熱電偶 | |
外界干擾(交流漏電,電磁場(chǎng)感應(yīng)等) | 查出干擾源,采用屏蔽措施 | |
熱電偶熱電勢(shì)誤差大 | 熱電極變質(zhì) | 更換熱電極 |
熱電偶安裝位置不當(dāng) | 改變安裝位置 | |
保護(hù)管表面積灰 | 清除積灰 |