熱電偶的應(yīng)用原理
熱電偶是工業(yè)上zui常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點是:
①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸,不受中間介質(zhì)的影響。
②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續(xù)測量,某些特殊熱電偶zui低可測到-271--+2800℃如金鐵鎳鉻和鎢-錸。
③構(gòu)造簡單,使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護套管,用起來非常方便。 1、熱電偶測溫基本原理是將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體焊接起來,構(gòu)成一個閉合回路。由于兩種不同金屬所攜帶的電子數(shù)不同,當兩個導(dǎo)體的二個執(zhí)著點之間存在溫差時,就會發(fā)生高電位向低電位放電現(xiàn)象,因而在回路中形成電流,溫度差越大,電流越大,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),也叫塞貝克效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。 2、熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成(1)熱電偶的種類常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所謂標準熱電偶是指國家標準規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標準分度表的熱電偶,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標準化熱電偶,一般也沒有統(tǒng)一的分度表,主要用于某些特殊場合的測量。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC標準生產(chǎn),并S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。 (2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式 為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作,對它的結(jié)構(gòu)要求如下: ① 組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固; ② 兩個熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣,以防短路; ③ 補償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠; ④ 保護套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。 3、熱電偶冷端的溫度補償由于熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴 金屬時),而測溫點到儀表的距離都很遠,為了節(jié)省熱 電偶材料,降低成本,通常采用補償導(dǎo)線把熱電偶的冷端(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,熱電偶補償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極,使熱電偶的冷端移動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測溫的影響,不起補償作用。因此,還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。一般顯示、控制都有溫度自動補償系統(tǒng),不需要擔心。儀表在使用熱電偶補償導(dǎo)線時必須注意型號相配,極性不能接錯,補償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度一般不超過100℃,特殊工況下,可以選用熱電偶延長線,即導(dǎo)線材質(zhì)和熱電偶電極材質(zhì)一致的導(dǎo)線連接,根據(jù)熱電偶的中間導(dǎo)體定律,這種補償導(dǎo)線溫度不受限制。
根據(jù)國家相關(guān)政策,熱電偶作為計量器具必須定期檢定,對安全生產(chǎn)、節(jié)能減排、公平交易都具有積極意義。
在熱電偶使用過程中,經(jīng)常會因為現(xiàn)場工況差異出現(xiàn)各種問題,及時、穩(wěn)妥地解決故障,保證生產(chǎn)安全,是儀表維護單位的基本責任,我們佛山神港公司有多年的現(xiàn)場排障經(jīng)驗,在這里和大家一起分享:
一,熱電勢比實際值?。@示儀表指示值偏低)
1,熱電極短路 有的工況比較惡劣,氧化鋁絕緣子接觸到一些低熔點、含鐵含碳雜質(zhì),導(dǎo)致絕緣強度降低,有的現(xiàn)場水汽大,導(dǎo)致熱電偶受潮
找出短路原因,如因潮濕所致,則需進行干燥;如因絕緣子損壞所致,則需更換絕緣子
2,熱電偶的接線柱處積灰,造成短路 清掃積灰
3,補償導(dǎo)線線間短路 找出短路點,加強絕緣或更換補償導(dǎo)線 zui常見的是靠近接線盒部位,溫度高,表面看不出問題,實際上,補償導(dǎo)線的絕緣膠已經(jīng)在高溫下部分碳化,絕緣強度極低,甚至短路。
4,熱電偶熱電極變質(zhì) 在長度允許的情況下,剪去變質(zhì)段重新焊接,或更換新熱電偶
在這里 我們佛山神港公司特別提醒用戶注意:特別是K分度熱電偶要特別注意:很多用戶出于節(jié)約資金的目的,在1100度--1200度的環(huán)境里使用K分度熱電偶,這是非常危險、必須高度警惕的!因為K分度熱電偶的電極材料--鉻,在高溫下會發(fā)生擇優(yōu)氧化,這種氧化是緩慢進行的,在氧化過程中,熱電勢逐步下降,根本不易發(fā)現(xiàn),有的以每天0.05度的速度逐漸下滑,直到設(shè)備運行出現(xiàn)異常、產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)波動時才會發(fā)現(xiàn),本人接觸過幾個特別嚴重的個案:
@ 某鋼鐵廠熱處理爐
使用的熱電偶都是K分度的,時間超過6個月,zui后一爐鋼板由于熱處理溫度過高而報廢,經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)熱電偶誤差,熱處理設(shè)定溫度是1180度,開始時是正常的,后來,熱電偶顯示值慢慢出現(xiàn)漂移下滑,當熱電偶溫度顯示偏低時,控溫系統(tǒng)會自動加熱升溫,zui后,實際溫度1225度,儀表顯示出來的溫度1180度,導(dǎo)致嚴重的生產(chǎn)質(zhì)量事故。