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铠装热电偶

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铠装热电偶作为温度测量传感器,通常与温度变送器、调节器及显示仪表等配套使用,组成过程控制系统,用以直接测量或控制各种生产过程中0-1800℃范围内的流体、蒸汽和气体介质以及固体表面等温度。铠状热电偶具有能弯曲、耐高压、热响应时间快和坚固耐用等许多优点,它和工业用装配式热电偶一样,作为测量温度的传感器,通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用。

 
简介
国际上应用的热电偶具有一个标准规范,国际上规定热电偶分为八个不同的分度,分别为B,R,S,K,N,E,J和T,其测量温度的最低可测零下270摄氏度,最高可达1800摄氏度,其中B,R,S属于铂系列的热电偶,由于铂属于贵重金属,所以他们又被称为贵金属热电偶而剩下的几个则称为廉价金属热电偶。热电偶的结构有两种,普通型和铠装型。普通性热电偶一般由热电极,绝缘管,保护套管和接线盒等部分组成,而铠装型热电偶则是将热电偶丝,绝缘材料和金属保护套管三者组合装配后,经过拉伸加工而成的一种坚实的组合体。但是热电偶的电信号却需要一种特殊的导线来进行传递,这种导线我们称为补偿导线。不同的热电偶需要不同的补偿导线,其主要作用就是与热电偶连接,使热电偶的参比端远离电源,从而使参比端温度稳定。补偿导线又分为补偿型和延长型两种,延长导线的化学成分与被补偿的热电偶相同,但是实际中,延长型的导线也并不是用和热电偶相同材质的金属,一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。补偿导线的与热电偶的连线一般都是很明了,热电偶的正极连接补偿导线的红色线,而负极则连接剩下的颜色。一般的补偿导线的材质大部分都采用铜镍合金。
铠装热电偶和工业用装配式热电偶一样,作为测量温度的传感器,通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用,同时,亦可以作为装配式热电偶的感温元件。它可以直接测量各种生产过程中从0℃~800℃范围内的液体、蒸汽和其气体介质以及固体表面的温度。与装配式热电偶相比,铠装热电偶具有可弯曲、耐高压、热响应时间短和坚固耐用等优点。 
由于铠装热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省铠装热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把铠装热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使铠装热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。 在使用铠装热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与铠装热电偶连接端的温度不能超过100℃。
 
 
工作原理
电偶是用两种不同成份的导体焊接在一起,两端温度不同时,在回路中就会有热电势产生,因此势电偶是通过测量电势从而测量温度的一种感温原件,它是一种变换器,它能将温度信号转变为电信号再由显示仪表显示出来。
热电偶测量温度的基本原理是热电效应,将两种不同成份的金属导体首尾相连接成闭合回路,如两接点的温度不等,则在回路中就会产生热电动势,形成热电流,这就是热电效应。热电偶就是将两种不同的金属材料一端焊接而成,焊接的一端叫做测量端,未焊接的一端叫做参考端,参考端在使用时通常恒定在一定的温度(如00C)当对测量端加热时,在接点处有热电势产生。如参考端温度恒定,其热电势的大小和方向只与两种金属材料的特性和测量端的温度有关,而与势电偶的精细和长短无关。当测量端的温度改变后,势电势也随之改变,并且温度和热电势之间有一固定的函数关系,利用这个关系就可以测量温度。
铠装热偶电极是两种不同成份的导体两端经焊接,形成回路,直接测温端叫工作端,接线端子端叫冷端,也称参比端。当工作端和参比端存在温差时,就会在回路中产生热电流,接上显示仪表,仪表上就会指示出热电偶所产生的热电动势的对应温度值。铠装热电偶的热电动势将随着测量端温度升高而增长,热电动势的大小只和热电偶导体材质以及两端温差有关,和热电极的长度、直径无关。铠装热电偶的结构原理是,是由导体、高绝缘氧化镁、外套不锈钢保护管,经多次一体拉制而成。铠装热电偶产品主要由接线盒、接线端子和铠装热电偶组成基本结构,并配以各种安装固定装置组成。

 
测温范围
类别
代号
分度号
套管外径mm
常用温度℃
最高使用温度℃
允许偏差
测量范围℃
允差值
铂铑10-铂
WRPK
S
≥Φ3
1100
1200
0-1200
±1.5℃或±1.5%t
镍铬-铜镍
WREK
E
≥Φ3
600
700
0-700
±2.5℃或±0.75%t
镍铬-镍硅
WRNK
K
≥Φ3
800
950
0-900
±2.5℃或±0.75%t
铜-铜镍
WRCK
T
≥Φ3
350
400
小于-200
未作规定
-40-350
±0.75%t
铁-铜镍
WRFK
J
≥Φ3
500
600
0-600
±2.5℃或±0.75%t
注:"t"为被测温度的绝对值。

 
主要特点
铠装热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件,他的主要特点就是测温范围宽,性能比较稳定,同时结构简单,动态响应好,更能够远传4-20mA电信号,便于自动控制和集中控制。另外,热响应时间少,减少动态误差;可弯曲安装使用;测量范围大;机械强度高,耐压性能好都是铠装热电偶的优势。
 
 
基本结构
铠装热电偶主要由接线盒、接线端子和铠装热电偶元件等组成基本结构,并配以各种安装固定装置。安装固定型式固定装置是供用户安装时使用。铠装热电偶有:无固定装置、固定卡套式,可动卡套式,固定法兰式,可动法兰式五种结构型式。固定卡套式只供一次性固定使用,可动卡套式可做多次固定使用。
 
 
分类
露端式: 热响应时间短;适于测量发动机排气等 要求响应快的温度测量;机械强度较低。
接壳式 :热响应时间短;公称压力大(可达34MPa);不适用于有电磁干扰的场合。
绝缘式 :热响应时间较前两种长,使用寿命长;抗电磁干扰;在对热响应时间无特殊要求的场合多采用此种形式。
分离式 : 双支,避免信号干扰,其特点同绝缘式。
 
 
使用方法
金属熔体快速铠装热电偶检定装置的检定方法如下:
该装置主要由一能容纳两只被测偶端部石英管的扁加热线圈、两只与被测偶形状相同的铠装热电偶及相应的控温显示输出装置构成。检定方法是首先利用两只校准热电偶找出扁加热线圈中使这两只校准偶热电势相同的点,用被检偶取代其中的一只校准偶,在其它条件不变的情况下,待被检偶的读数稳定后与校准偶的读数相比较即可知被检偶的量值是否准确。此方法提供了快速测温热电偶的实验室检定手段,可对快速测温热电偶在多个温度点上进行测试并作出全面的评价。 [1] 
其特征在于:a、该装置是由一扁加热线圈、一对校准铠装热电偶及控温显示输出装置构成。b、检定方法是先将两只校准热电偶从加热线圈两端相对插入,使铠装热电偶热端接触,通过改变校准热电偶在加热线圈中的位置使两只校准热电偶的热电势相同,用被测快速热电偶取代其中一只校准热电偶,读取其稳定状态下的热电势值与校准热电偶热电势进行比对即可知被测快速铠装热电偶的准确度。
 
 
使用技巧
使用铠装热电偶,其实有很多的技巧。
1.具有可弯曲性能,恺装热电阻除头部外,可以作任愈方向的弯曲,因而它适用于构造较为复杂,狄小设备的温度。
2.铠装热电偶具有良好的耐振动、抗冲击性能。因而它的寿命较普通热电阻长.
3.铠装热电偶运用寿命长,凯装热电阻的电阻体由于遭到权化铁绝缘资料的扭盖和金属套管的维护,热电阻丝不易被有害介质所侵蚀。
4.隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内。
5.生产现场不会引起爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla--B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。 防腐热电阻5)防腐热电阻采用PTFE防腐材质。
6.作为整体保护套或两节式套管,也可以直接在保护管上作该材质的防腐处理,分喷涂、烧结和套管密封三种形式。
7.适用于在强碱的腐蚀性介质中进行测量,耐温250℃,固定安装形势也可采用相同PTFE材质的固定螺纹。
8.依据丈量温度范围和侧量对象,选择恰当的热电阻的型号、规格以及维护管资料。
 
 
故障及解决措施
铠装热电偶的陶瓷细孔被封堵元件就会失效,往往采用通电除尘的方法来处理,但效果不够理想,且在易燃易爆环境下不能使用,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。它有与其配套的显示仪表可供选用。
非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。热电动势与工作端温度成单值函数关系。各种热电偶温度与热电动势关系的分度表都是在冷端温度为零时作出的,为此采用特殊的补偿导线使冷端延长。
主要失效形式,一是由振动引起的导线断裂及热电偶断裂,二是由于弯折引起的热电偶短路或断接。
 
 
应用
通常和显示仪表,记录仪表,电子计算机等配套使用。直接测量各种生产过程中的0-1300度范围内液体,蒸汽和气体介质以及固体表面温度。


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