熱電偶熱電阻使用與維護班長

熱電偶熱電阻使用與維護班長第1頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日溫度測量儀表：溫度的測量通常分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式測溫元件直接與被測介質(zhì)接觸，這樣可以使測溫元件與被測介質(zhì)進行充分地熱交換而達到測溫目的，特點是直觀，可靠，測量儀表簡單。非接觸式測溫元件與被測介質(zhì)不相接觸，通過輻射或?qū)α鲗崿F(xiàn)熱交換來達到測溫的目的，特點是不與被測物體接觸，不會破壞原有的溫度場，精度一般不高。其中雙金屬溫度計，熱電阻溫度計和熱電偶溫度計是目前我們公司的主要溫度儀表產(chǎn)品。溫度測量儀表的分類膨脹式液體膨脹式玻璃管溫度計氣體膨脹式壓力式溫度計固體膨脹式雙金屬溫度計電阻式金屬熱電阻熱電阻溫度計半導體熱電阻熱敏電阻溫度計熱電式熱電偶溫度計光學式光學高溫計輻射式輻射高溫計接觸式非接觸式溫度測量儀表第2頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶第3頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶的工作原理：熱電偶的工作原理是當兩種成分不同的導體連接在一起，構(gòu)成一個回路，當兩端存在不同溫度時就會在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電動勢，熱電偶就是利用這種原理來進行溫度測量的。構(gòu)成回路的不同導體稱為熱電極，如圖A,B兩種不同導體；測量端或工作端稱為熱端，如圖T點;參考端或自由端稱為冷端，如圖T0點。熱電偶的工作原理熱電偶原理圖TT0AB熱端冷端第4頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶的結(jié)構(gòu)：熱電偶從里到外通常是由絲材（熱電極），絕緣瓷管（短的瓷珠，長的套管），外保護管，接線盒和固定裝置組成。熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶絲材（熱電極）絕緣瓷管（短的瓷珠，長的套管）外保護管接線盒固定裝置第5頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日IEC規(guī)定的八種常用絲材：絲材標記舉例：SP---I---GB/T3772---1998熱電偶的絲材分度號名稱正極負極J鐵銅鎳E鎳鉻銅鎳T銅銅鎳K鎳鉻鎳硅S鉑銠10鉑R鉑銠13鉑B鉑銠30鉑6N鎳鉻硅鎳硅鎂標準年份產(chǎn)品代號（SP,SN）標準號允差等級（標，一，二）第6頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日絲材的技術(shù)要求：熱電偶的絲材a表面質(zhì)量表面應平整，光潔，無油污，無折疊，無裂紋，無毛刺及夾層，但允許有不超過直徑允差的細小劃痕和凹陷及個別暗色斑點。b純度根據(jù)不同的檢測方法，檢驗絲材的純度。c不均勻熱電動勢每卷偶絲，應根據(jù)牌號不同，按標準要求進行不均勻熱電動勢的檢測。d熱電動勢熱電動勢的檢測根據(jù)相應的檢定規(guī)程進行檢測，對于絲材檢驗應有依據(jù)，即只要有一盤不合格就不合格，則需加倍抽樣。第7頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日名稱分度號代號測溫范圍特點鉑銠①30-鉑銠6

B（LL-2）WRR50～18200.033熔點高，測溫上限高，性能穩(wěn)定，精度高，電動勢?。恢贿m用于高溫域的測量鉑銠13-鉑R（PR）——50～17680.647精度較高，性能穩(wěn)定，復現(xiàn)性好；但熱電動勢較小，不能在金屬蒸汽和還原性氣氛中使用，鉑銠10-鉑S（LB-3）WRP—50～17680.646同上，性能不如R熱電偶。長期以來曾作為國際溫標的法定標準熱電偶鎳鉻-鎳硅K（EU-2）WRN—270～13704.096熱電動勢大，線性好，穩(wěn)定性好，廉價；但材質(zhì)較硬，在1000℃以上長期使用會引起熱電動勢漂移；多用于工業(yè)測量鎳鉻硅-鎳硅N——270～137020774是一種新型熱電偶，各項性能比K熱電偶更好，適宜于工業(yè)測量鎳鉻-銅鎳（康銅）E（EA-2）WRK—270～8006.319熱電動熱比K熱電偶大50％左右，線性好，耐高濕度，價廉；但不能用于還原性氣氛；多用于工業(yè)測量鐵-銅鎳（康銅）J（JC）——270～7605.269價格低廉，在還原性氣體中較穩(wěn)定；但純鐵易被腐蝕和氧化；多用于工業(yè)測量銅-銅鎳（康銅）T（CK）WRC—270～4004.279價廉，加工性能好，離散性小，性能穩(wěn)定，線性好，精度高；銅在高溫時易被氧化，測溫上限很低；多用于低溫域測量，可作（—200～0）℃溫域的計量標準注：①鉑銠表示該合金含70％鉑及30％銠熱電偶的絲材第8頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶的絲材鉑銠—鉑熱電偶鉑銠—鉑熱電偶屬于貴金屬熱電偶。其中，正極較硬，是90％鉑、10％銠的鉑銠合金（簡寫鉑銠10）。負極柔軟，是純金屬鉑。該熱電偶可測量較高的溫度，短時間可測量1600℃，長時間可工作在1300℃以下。一般用于較精密的測溫或作標準熱電偶。由于它的熱電勢較小，本身電阻較大，測量時需配用靈敏度和準確度較高的儀表。這種熱電偶在氧化氣氛中使用時具有相當好的穩(wěn)定性；在金屬蒸汽、金屬氧化物、氧化硅及碳氫等還原介質(zhì)中使用時，需要選用可靠的保護套，否則易遭破壞。鉑銠—鉑熱電偶有很多優(yōu)點，尤其在穩(wěn)定性方面，所以目前被規(guī)定為國際實用溫標中，在630.74℃～1064.43℃范圍內(nèi)復現(xiàn)溫標的基準儀器。鎳鉻—鎳硅鎳鉻—鎳硅是非貴金屬熱電偶中性能最穩(wěn)定的一種。其熱電極通常做得較粗。它的正極不親磁，是90％鎳、9％～10％鉻、0.4％硅的合金。負極稍親磁，是90％鎳、2.5％～3％硅、0.6％鈷的合金。因為熱電極中含有大量鎳，故高溫下抗氧化能力和抗腐蝕能力都很強。鎳鉻—鎳硅熱電偶短時間可用到1200℃，長時間可工作在1000℃以下。它有接近線性的分度曲線。相同溫度下，它的熱電勢值比鉑銠-鉑熱電偶的大4～5倍第9頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶的絲材鉑銠—鉑銠熱電偶鉑銠—鉑銠熱電偶屬于高溫熱電偶。其中：正極較硬，是70％鉑、30％銠的合金（簡寫鉑銠30）；負極稍軟，是94％鉑、6％銠的合金（簡寫鉑銠6）。該熱電偶在長期使用時，溫度可達1600℃。銅—康銅熱電偶銅—康銅熱電偶屬于低溫熱電偶，是低溫熱電偶中唯一定型的通用熱電偶。其中：正極為紅色，是純銅；負極是銀白色，是60％銅、40％鎳的康銅合金，主要用于-200℃～300℃區(qū)間的溫度測量。銅—康銅熱電偶在低溫時具有較好的穩(wěn)定性，目前在-100℃～0℃之間被用作標準熱電偶，用于校定其它低溫儀表。選擇熱電偶時，可以充分利用它們的分度表，比較同樣溫度下不同熱電偶的熱電勢大小。若用分度表的數(shù)據(jù)畫出熱電勢—溫度曲線（稱熱電偶的熱電特性），還可以看出它的線性范圍。第10頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶的瓷保護管：保護管種類：熱電偶的瓷保護管是保證兩電極之間有良好的絕緣，一般有三種，耐火陶瓷，莫來石剛玉，純剛玉。瓷管的形式：絕緣瓷管的形式有兩種：一種是短的瓷珠，一種即是長的保護管。熱電偶的絕緣管耐火陶瓷1000℃以下用它進行測量莫來石剛玉適用于1600℃以下溫度測量純剛玉適用于1800℃以下的溫度測量短的瓷珠0.7mm以上的一般用短的瓷珠長的保護管0.7mm以下的一般用長的保護管第11頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日外保護管的應用及種類：由于熱電偶在各個行業(yè)的應用，為適用不同介質(zhì)的測量需要，保護管的材質(zhì)也很多，主要用于能耐高溫，耐腐蝕，抗沖刷，耐氧化反應等不同要求。熱電偶保護管有金屬和非金屬之分。金屬保護管以高溫合金為主，非金屬保護管以粘土質(zhì)，剛玉為主。主要是保護內(nèi)部偶絲能夠正常工作。熱電偶的外保護管熱電偶外保護管金屬保護管高溫合金非金屬保護管粘土質(zhì)剛玉第12頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日金屬保護管及金屬材料：金屬保護管因其本身的特性，故在使用中能適應不同介質(zhì)參數(shù)的需求，為此正確選擇保護管材料是熱電偶，熱電阻產(chǎn)品壽命的最根本保障。金屬材料的分類：熱電偶的外保護管金屬材料黑色金屬鐵和鐵的合金鋼碳素鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素鋼甲類鋼：按機械性能供應的鋼乙類鋼：按化學成分供應的鋼丙類鋼：按機械性能和化學成分供應的鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼易切削鋼碳素工具鋼合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼彈簧鋼軸承鋼合金工具鋼合金工具鋼高速工具鋼特殊用途鋼不銹耐酸，耐熱鋼等有色金屬除黑色金屬外的金屬和合金半金屬稀有金屬貴金屬重有色金屬輕有色金屬第13頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日黑色金屬的名詞術(shù)語：鋼與鐵：理論上生鐵是含碳量大于2%的鐵碳合金，實用中鐵碳合金中含碳量在1.7%以上的稱為生鐵，含碳量在1.7%以下的稱為鋼。強度：金屬材料在靜力載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力，稱為強度。材料抵抗外力破壞作用的最大能力叫強度極限。屈服：金屬材料受外力作用，發(fā)生一定的變形，即使外力不再增加，而材料的變形仍繼續(xù)存在，這中現(xiàn)象叫“屈服”，開始發(fā)生屈服現(xiàn)象時的應力叫屈服點。彈性：金屬材料受外力作用，發(fā)生一定的變形，當除去外力后能恢復其原狀，該現(xiàn)象叫彈性。有色金屬的名詞術(shù)語：輕有色金屬：一般指比重在4.5以下的有色金屬重有色金屬：一般指比重在4.5以上的有色金屬有色金屬合金：由一種有色金屬作為基礎，加入另一種或幾種金屬或非金屬所組成的既有基體金屬通性又有某特定性能的物質(zhì)稱為有色金屬合金。分為鑄造合金和變形合金。合金組成的總含量小于2.5%為低合金，2.5~10%為中合金，大于10%的為高合金。熱電偶的外保護管第14頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日常用金屬保護管材料：熱電偶的外保護管黃銅H62適用溫度：400℃，主要特點是氣密性好，熱傳導系數(shù)較好，但容易被氧化，主要用于無腐蝕介質(zhì)的溫度測量。鋼G20適用溫度：550℃，主要特點是機械強度良好，可承受一定壓力，但在高溫會氧化，且氣密性差，主要用于中性無氣密介質(zhì)。不銹鋼奧氏體馬氏體奧氏體-鐵素體型鐵素體型沉淀硬化型第15頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日非金屬保護管材料非金屬材料以其優(yōu)良的耐高溫性能得到廣泛的應用，作為熱電偶的套管，還需有優(yōu)良的高溫絕緣性能。熱電偶的外保護管氧化鋁氧化鋁是目前用來作為測量各種介質(zhì)溫度為1700℃以下的常用熱電偶保護管材料，它是中性化合物，主要成分有：粘土質(zhì)（含75%AL2O3)，高鋁氧瓷質(zhì)（含85%AL2O3），莫來石剛玉（含95%AL2O3)，純剛玉（含99%AL2O3)，氧化鋁的含量越高，耐溫也越高。碳化硅（SiC）碳化硅的熔點為2300℃，它在空氣中的最高使用溫度為1700℃，它的熱傳導性和抗劇冷劇熱性能均很好，抗硫性很好。二硅化鉬（MoSi2）二硅化鉬的高溫氣密性很好，其熔點為2030℃，耐壓性能好。金屬陶瓷（Mo60%+MgO40%）金屬陶瓷是鉬與氧化鎂的合成，其熔點為2800℃，最高使用溫度為2000℃，它的熱傳導性能很好，在高溫下有很好的機械性能，在常溫下可以進行切削加工成所需形狀，它有很好的耐高溫性能，抗氧化和耐磨性，特別是鋼水的侵蝕和鋼渣的沖刷。第16頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日接線盒的作用：接線盒是用來固定接線座和連接用的裝置，它起著保護感溫元件免受外界氣氛的侵蝕和使外接導線與接線柱接觸良好的作用。接線盒的型式：常用接線盒的設計型式有防水式，防噴式，接插式，手柄式。的目的接線盒：熱電偶的接線盒a防止人體接近殼內(nèi)危險部件。b防止固體異物進入殼內(nèi)設備。c防止由于水進入殼內(nèi)對設備造成有害影響。第17頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日接線盒IP代碼組成含義：IP代碼由代碼字母IP（國際防護InternationalProtection）第一位特征數(shù)字，第二位特征數(shù)字，附加字母，補充字母組成。不要求規(guī)定特征時，該處由字母X代替。附加字母和補充字母可省略，不需代替當使用一個以上的補充字母時，應按字母順序排列

熱電偶的接線盒附加字母代碼字母第二位特征字母第一位特征字母補充字母IP23CS舉例：第18頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日IP代碼組成表：熱電偶的接線盒組成數(shù)字或字母對設備防護的含義對人員的防護的含義代碼字母IP------第一位特征字母防止固體異物進入防止接近危險部件0123456無防護≥50mm≥12.5mm≥12.5mm≥1.0mm防塵塵密無防護手背手指工具金屬線金屬線金屬線第二位特征字母防止水進入造成有害影響012345678無防護垂直滴水15°滴水淋水濺水噴水猛烈噴水短時間浸水連續(xù)浸水第19頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日IP代碼組成表：熱電偶的接線盒組成數(shù)字或字母對設備防護的含義對人員的防護的含義代碼字母IP------附加字母(可選擇)防止接近危險部件ABCD手背手指工具金屬線補充字母(可選擇)專門補充的信息HMSW高壓設備做防水試驗時試樣運行做防水實驗時試樣靜止氣候條件第20頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶的感溫元件：熱電偶的感溫元件是熱電偶的核心部分，感溫元件有兩種形式：一種是普通裝配式元件，另一種是鎧裝元件。裝配式感溫元件由接線柱，接線板，保護管（瓷珠），及偶絲組成。熱電偶的接線裝置是作為熱電偶感溫元件和熱電偶接線盒連接件，用接線座將感溫元件固定在接線盒上，它是根據(jù)接線盒大小設計的，其材料一般是耐火陶瓷。標準接線板的分類：熱電偶的接線盒a粘土質(zhì)由粘土，長石和石英等原料配制氧化鋁含量在3%~4%的硅酸鹽制品（K2O-Al2O3SiO3）,材質(zhì)代號為CT3。b滑石質(zhì)氧化鎂含量在30%-35%，鎂硅酸鹽為主晶相的瓷（Mgo-Al2O3-SiO3）,材質(zhì)代號H3。第21頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日接線板的要求：熱電偶的接線盒a外觀上表面應平整，光滑和完整。b尺寸應在有關(guān)圖形公差之內(nèi)。c吸水率吸水率不大于0.2%。d抗折斷裂粘土質(zhì)應大于500N，滑石質(zhì)應大于1000N。e絕緣電阻在標準環(huán)境中，接線柱與接線盒之間的絕緣電阻不小于2000MΩ，在進廠檢驗時，應考慮其本身的內(nèi)在質(zhì)量，要提高其指標，定位5000MΩ。第22頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶應用——冷端延長

實際測溫時，由于熱電偶長度有限，自由端溫度將直接受到被測物溫度和周圍環(huán)境溫度的影響。例如，熱電偶安裝在電爐壁上，而自由端放在接線盒內(nèi)，電爐壁周圍溫度不穩(wěn)定，波及接線盒內(nèi)的自由端，造成測量誤差。雖然可以將熱電偶做得很長，但這將提高測量系統(tǒng)的成本，是很不經(jīng)濟的。工業(yè)中一般采用補償導線來延長熱電偶的冷端，使之遠離高溫區(qū)。補償導線測溫電路如圖8—7所示。補償導線（A′,B′）是兩種不同材料的、相對比較便宜的金屬（多為銅與銅的合金）導體。它們的自由電子密度比和所配接型號的熱電偶的自由電子密度比相等，所以補償導線在一定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)[如：（0～100）℃]與所配接的熱電偶具有相同的溫度—熱電動勢關(guān)系，即：因此，可以把接有補償導線后的測溫回路看作僅由熱電偶A、B組成的回路，只是自由端已由處延伸到處了。用A’,B’與A、B連接后，回路總的熱電動勢僅取決于A、B、及（是新的自由端溫度，它是穩(wěn)定的），而與A’、B’及連接處的溫度（它是不穩(wěn)定的）無關(guān)。第23頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶應用——冷端延長

補償導線常用廉價金屬制造，而且，所用的絕緣材料一般又都是有機絕緣材料，因此，單位長度的電阻較小，且柔軟易彎。所以，采用補償導線不僅可以節(jié)約大量貴金屬，減小熱電偶回路的電阻，而且便于敷設安裝。必須指出，使用補償導線僅能延長熱電偶自由端，但不起任何溫度補償作用，故將其稱為“補償導線”是名不符實的習慣用語。現(xiàn)也有稱為“冷端延長線”。這樣倒比較確切些。使用補償導線時必須注意:①兩根補償導線與熱電偶兩個熱電極的接點必須具有相同的溫度;②各種補償導線只能與相應型號的熱電偶配用；③必須在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用；④極性切勿接反。第24頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶應用——冷端補償由熱電偶測溫原理可知，熱電偶的輸出電動勢是熱電偶兩端溫度t和t0差值的函數(shù)，當冷端溫度t0不變時，熱電動勢與工作端溫度成單值函數(shù)關(guān)系。各種熱電偶溫度與熱電動勢關(guān)系的分度表都是在冷端溫度為零時作出的，因此，用熱電偶測溫時，若要直接應用熱電偶的分度表，就必須滿足t0

=0℃的條件。像化工廠、發(fā)電廠等，要用到大約幾百只熱電偶，一年四季要恒定到0℃，在工程實際中是不現(xiàn)實的；而在實際測溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度變化而變化，這樣，不但不是0℃，而且也不恒定，因此將引入誤差。消除或補償所能夠這個誤差的方法，常用的有以下幾種：冷端恒溫法冷端恒溫法是將熱電偶的冷端置于裝有冰水混合物的恒溫容器中，使冷端的溫度保持在0℃不變。此方法也稱冰浴法，它消除了不等于0℃而引入的誤差，由于冰融化較快，所以一般只適用于實驗室或研究室中。也可以將熱電偶的冷端置于電熱恒溫器中，恒溫器的溫度略高于環(huán)境溫度的上限。也可以將熱電偶的冷端置于大油槽或空氣不流動的大容器中，利用其熱慣性，使冷端溫度變化較為緩慢。也可以將冷端置于恒溫空調(diào)房間中，使冷端溫度恒定。當然，除了冰浴法是使冷端溫度保持0℃外，后兩種方法只是使冷端維持在某一恒定（或變化較?。┑臏囟壬?，因此，后兩種方法必須采用下述的方法予以修正。計算修正法計算修正法是當熱電偶的冷端溫度t0≠0℃時，測得的熱電動勢EAB（t，t0）與冷端為0℃時所測得的熱電動勢EAB（t0，0℃）不等。若冷端溫度高于0℃，則EAB（t，t0）<（t，0℃）。根據(jù)中間溫度定律，可以利用下式計算修正測量誤差:EAB（t，0℃）=EAB（t，t0）+EAB（t0，0℃）第25頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶應用——冷端補償儀表機械零點調(diào)整法儀表機械零點調(diào)整法是當熱電偶與動圈式儀表配套使用時，若熱電偶的冷端溫度比較恒定，對測量精度要求又不太高時，可將動圈式儀表的機械零點調(diào)整至熱電偶冷端所處的溫度t0處，這相當于在輸入熱電偶的熱電動勢之前就給儀表輸入一個熱電動勢E（t0

，0℃）。這樣，儀表在使用時所指示的值約為

E(t0,0℃)+E(t,t0)在進行儀表機械零點調(diào)整時，首先必須將儀表的電源和輸入信號切斷，然后用螺釘旋具有調(diào)節(jié)儀表面板上的螺釘，使指針指到t0的刻度上。當氣溫變化時，應及時修正指針的位置。此方法雖有一定的誤差，但非常簡便，在工業(yè)上經(jīng)常采用。第26頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶應用——冷端補償電橋補償法電橋補償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓來自動補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電動勢變化值，如圖8—8所示。熱電偶經(jīng)補償導線接至補償電橋，熱電偶的冷端與電橋處于同一環(huán)境溫度中，橋臂電阻R2，R3，R4由電阻溫度系數(shù)很小的錳銅絲繞制而成，RRCu是由溫度系數(shù)較大的銅絲繞制而成的。設電橋在0℃時處于平衡，此時，橋路輸出電壓Ubd=0，電橋無補償作用。假設環(huán)境溫度升高，熱電偶的冷端溫度也隨之升高，此時，熱電偶的熱電動勢就有所降低。由于Rcu與冷端處于同一環(huán)境溫度中，所以Rcu的阻值將增大，電橋失去平衡。由分壓比定律可知，Rcu兩端壓降也隨之增大，b點相對于d點的電位就有所上升,Ubd^與EAB（t,t0）迭加。若適當選擇橋臂電阻和電流的數(shù)值，可以使正好補償熱電偶由于端溫度升高所損失的熱電動勢值。由于電橋及熱電偶均存在非線性誤差，所以無法始終跟蹤EAB（t，0℃）的變化。冷端補償器只能在一定的范圍內(nèi)[（0～40）℃]起溫度補償作用。在工程實際中，為了使補償電橋能在（0～40）℃范圍內(nèi)較線性地補償熱電偶的冷端損失，通常使補償電橋在20℃處于平衡狀態(tài)。再則，如果電橋是在20℃時平衡，則采用這種電橋補償時必須把測溫儀表的機械零點預先調(diào)到20℃處；如果電橋是被設計成在0℃時平衡的，則儀表零點應調(diào)在0℃處。用于電橋補償法的裝置稱為熱電偶冷端補償器。冷端溫度補償器通常使用在熱電偶與動圈式顯示儀表配套的測溫裝置系統(tǒng)中。而自動電子電位差計或溫度變送器及數(shù)字式儀表等的測量電路里已設置了冷端溫度補償電路，所以，熱電偶與它們相配套使用時不必另行配置冷端補償器。第27頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶應用——冷端補償熱電偶的測溫線路熱電偶的測溫線路是根據(jù)用途不同而設計的。例如：當測量控制室距離被測溫度處太遙遠時，可以利用補償導線延長熱電偶的冷端進行測量和控制；而當在實驗室或者研究室測量控制溫度時，可以采用冰浴法將熱電偶的冷端置于0℃的冰水混合物中進行溫度的測量和控制；熱電偶還可以用于測量兩點溫度之和及溫度之差，如圖8—9所示。其中：圖8—9（a）是兩支同型號的熱電偶正向串聯(lián)，用來測量兩點溫度之和。若t1=t2=tx，則：當使用多根熱電偶串聯(lián)測溫時，就能成倍地提高總的熱電動勢的輸出，大大提高測量的靈敏度，稱為熱電堆。圖8—9（b）為兩支同型號的熱電偶反向串聯(lián)，用來測量兩點溫度之差。第28頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶常見故障原因及其處理方法熱電勢比實際值?。@示儀表指示值偏低）可能原因處理方法熱電極短路找出短路原因，如因潮濕所致，則需進行干燥；如因絕緣子損壞所致，則需更換絕緣子熱電偶的接線柱處積灰，造成短路清掃積灰補償導線線間短路找出短路點，加強絕緣或更換補償導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，或更換新熱電偶補償導線與熱電偶極性接反重新接正確補償導線與熱電偶不配套更換相配套的補償導線熱電偶安裝位置不對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償不符合要求調(diào)整冷端補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第29頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電勢比實際值大（顯示儀表指示值偏高）熱電偶常見故障原因及其處理方法可能原因處理方法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補償導線與熱電偶不配套更換補償導線使之相配套有直流干擾信號進入排除直流干擾熱電勢輸出不穩(wěn)定可能原因處理方法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量線路絕緣破損，引起斷續(xù)短路或接地找出故障點，修復絕緣熱電偶安裝不牢或外部震動緊固熱電偶，消除震動或采取減震措施熱電極將斷未斷修復或更換熱電偶外界干擾（交流漏電，電磁場感應等）查出干擾源，采用屏蔽措施第30頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶熱電勢誤差大熱電偶常見故障原因及其處理方法可能原因處理方法熱電極變質(zhì)更換熱電極熱電偶安裝位置不當改變安裝位置保護管表面積灰清除積灰第31頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶在使用中的產(chǎn)生誤差的主要原因安裝不當引入的誤差

如熱電偶安裝的位置及插入深度不能反映爐膛的真實溫度等，換句話說，熱電偶不應裝在太靠近門和加熱的地方，插入的深度至少應為保護管直徑的8～10倍；熱電偶的保護套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使爐內(nèi)熱溢出或冷空氣侵入，因此熱電偶保護管和爐壁孔之間的空隙應用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對流而影響測溫的準確性；熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過100℃；熱電偶的安裝應盡可能避開強磁場和強電場，所以不應把熱電偶和動力電纜線裝在同一根導管內(nèi)以免引入干擾造成誤差；熱電偶不能安裝在被測介質(zhì)很少流動的區(qū)域內(nèi)，當用熱電偶測量管內(nèi)氣體溫度時，必須使熱電偶逆著流速方向安裝，而且充分與氣體接觸。絕緣變差而引入的誤差

如熱電偶絕緣了，保護管和拉線板污垢或鹽渣過多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良，在高溫下更為嚴重，這不僅會引起熱電勢的損耗而且還會引入干擾，由此引起的誤差有時可達上百度。

熱惰性引入的誤差由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測溫度的變化，在進行快速測量時這種影響尤為突出。所以應盡可能采用熱電極較細、保護管直徑較小的熱電偶。測溫環(huán)境許可時，甚至可將保護管取去。由于存在測量滯后，用熱電偶檢測出的溫度波動的振幅較爐溫波動的振幅小。測量滯后越大，熱電偶波動的振幅就越小，與實際爐溫的差別也就越大。當用時間常數(shù)大的熱電偶測溫或控溫時，儀表顯示的溫度雖然波動很小，但實際爐溫的波動可能很大。為了準確的測量溫度，應當選擇時間常數(shù)小的熱電偶。時間常數(shù)與傳熱系數(shù)成反比，與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比，如要減小時間常數(shù)，除增加傳熱系數(shù)以外，最有效的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中，通常采用導熱性能好的材料，管壁薄、內(nèi)徑小的保護套管。在較精密的溫度測量中，使用無保護套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞，應及時校正及更換。熱電偶常見故障原因及其處理方法第32頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日鎧裝熱電偶第33頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)：由偶絲，絕緣材料和金屬套管三者組合加工而成的堅實的組合體稱為鎧裝熱電偶材料。由鎧裝熱電偶材料經(jīng)過焊接密封和裝配等工藝而制成的熱電偶稱之為鎧裝熱電偶。鎧裝熱電偶的特點：熱響應時間少，減小動態(tài)誤差可彎曲安裝使用測量范圍大機械強度高，耐壓性能好鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)第34頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日鎧裝熱電偶的材料：所謂鎧裝熱電偶材料是指它的測量端尚未焊接，參比端尚未裝配接線盒并無固定裝置的半成品。它除二芯外，還有三芯，四芯和更多芯數(shù)的結(jié)構(gòu)。鎧裝熱電偶材料的設計與制造鎧裝熱電偶材料偶絲絕緣材料金屬套管第35頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日絕緣材料：絕緣材料是用來使偶絲之間，以及偶絲與金屬套管之間絕緣的材料。選擇絕緣材料時，主要考慮的因素是：材料的電氣絕緣性能，化學的穩(wěn)定性，適應性，熱膨脹，熱傳導，相對硬度，致密度和中子輻照效應以及經(jīng)濟性等。常用的絕緣材料有：氧化鎂，氧化鋁，氧化鋯，氧化鈹，氧化釷等。約95%以上是采用氧化鎂作為絕緣材料，氧化鎂雖然容易吸潮，但在高溫下有較高的絕緣性能。同時還具有較高的熱傳導率。鎧裝熱電偶材料的設計與制造第36頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日金屬套管：金屬套管的作用：常用金屬套管材料：常用金屬套管材料有銅，不銹鋼，和高溫鋼等。鎧裝熱電偶材料的設計與制造a使絕緣材料堅實地覆蓋偶絲周圍b使偶絲與絕緣氧化物同外界隔絕，致密地保護偶絲不受有害介質(zhì)侵蝕c有足夠的機械強度a銅導熱性能很好，具有一定的抗氧化能力，它可以測量300℃以下的溫度，特別適用于低溫測量b不銹鋼1Cr18Ni9Ti是目前我國生產(chǎn)的鎧裝熱電偶材料中用的最多的一種。它具有較好的化學穩(wěn)定性，在磷酸和稀硝酸中有很好的抗腐蝕能力，在高溫下有很好的抗氧化性能，但在還原性氣氛中，性能較差。最高使用溫度為850℃。c普通高溫鋼Cr25Ni20，在高溫下抗氧化能力較強，這是因為它在高溫下所生成的氧化層，形成一層非常致密的氧化膜，從而保護了內(nèi)部不被繼續(xù)氧化和侵蝕。它的最高使用溫度為1050℃左右。d鎳基高溫鋼GH30和GH39二中鋼的最高使用溫度為1150℃左右，他們在高溫下不易起皮，抗氧化能力較強，但他們的加工性能和焊接性能較高溫鋼差。第37頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日材料的設計與制造：組合材料的選取，依據(jù)測量的溫度，設計者可有多種方案選取，歸結(jié)起來，根據(jù)完成產(chǎn)品的規(guī)格要求，下述各項都是設計者考慮的因數(shù)：偶絲的種類，芯數(shù)及線徑，金屬套管材料牌號，絕緣材料種類，長度，外徑和壁厚等，在選擇組合體偶絲，絕緣材料和金屬套管是必須注意的。鎧裝熱電偶材料的設計與制造a確定金屬套管所適用的環(huán)境和使用壽命時，薄的套管要比厚的套管容易損壞的多。b選擇具有相近線性膨脹系數(shù)的偶絲，金屬套管和絕緣材料。c選取具有相似退火特性的套管和偶絲材料。d鋁或銅金屬套管不適用于鎳鉻-鎳硅，鐵-康銅和鎳鉻-康銅鎧裝熱電偶材料。第38頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電阻第39頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電阻的工作原理及結(jié)構(gòu)：熱電阻是利用電阻-溫度呈一定函數(shù)關(guān)系的金屬導體或?qū)w材料而制成為溫度傳感器。熱電阻通常由感溫元件，絕緣管，外保護管，接線盒和固定裝置所組成。熱電阻的工作原理及結(jié)構(gòu)熱電阻感溫元件內(nèi)部導線絕緣管外保護管接線盒固定裝置第40頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電阻常用的材料：熱電阻的常用材料分為銅和鉑，其分度號為Cu50，Cu100，Pt100。熱電阻常規(guī)分類：熱電阻的材料熱電阻鉑電阻繞線鉑電阻云母骨架鉑電阻玻璃骨架鉑電阻陶瓷骨架鉑電阻薄膜鉑電阻銅電阻第41頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日鉑絲：鉑絲是感溫元件的關(guān)鍵，在正常生產(chǎn)中對其工藝要求十分嚴格，就其主要性能及其要求根據(jù)GB5977-86進行說明。鉑絲的品種，名稱，代號及適用范圍：熱電阻的材料名稱品種代號適用范圍鉑絲1號鉑絲Pt1制造標準鉑電阻溫度計2號鉑絲Pt2制造A級允差工業(yè)鉑電阻溫度計3號鉑絲Pt3制造B級允差工業(yè)鉑絲溫度計4號鉑絲Pt4標準鉑電阻溫度計用線及其它5號鉑絲Pt5工業(yè)鉑電阻溫度計用引線及其它第42頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日鉑絲性能的要求：熱電阻的材料鉑絲較大的電阻率較高的電阻溫度系數(shù)物理化學性能穩(wěn)定電阻與溫度關(guān)系特性好第43頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電阻的骨架目前常用的骨架材料有云母，玻璃，石英玻璃，陶瓷和有機塑料。熱電阻的材料云母材料鉑和鎳熱電阻感溫元件骨架玻璃材料鉑熱電阻感溫元件骨架陶瓷骨架高溫鉑熱電阻感溫元件骨架有機塑料銅熱電阻感溫元件骨架第44頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日云母骨架的感溫元件的繞制工藝流程：云母骨架鉑熱電阻感溫元件的特點：制造加工工藝簡單，在制造感溫元件的過程中，合格率高，幾乎可以達到百分之一百，具有良好的耐振性能和較小的熱惰性與溫升。云母骨架的缺點是：體積不可能做的很小，鉑絲暴露于外，因此感溫元件易受到有害物質(zhì)的污染。熱電阻的感溫元件云母骨架清洗焙燒鉑絲退火繞制退火調(diào)整R0值裝夾持片測試裝配第45頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電阻的測量電路：熱電阻的內(nèi)部引線通常有兩線制，三線制，四線制。熱電阻的測量電路第46頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電阻的測量電路熱電阻的測量電路兩線制三線制四線制兩線制：這種引線方式簡單，費用低，但是引線電阻以及引線電阻變化會帶來附加誤差。兩線制適用于引線不長，測溫要求較低的場合。三線制：用于工業(yè)測量，一般精度。四線制：實驗室用，高精度測量。三線制方式在熱電阻一端連接兩根導線,另一端連接一根導線。當熱電阻與測量電橋配合使用時，分別將引線接入兩個橋臂。特點；能較好地消除引線電阻影響，提高測量精讀。應用廣泛。注：1、三線連接時單色或紅色為單端連接端，其余兩根線連公共端2、對于帶溫度變送模塊輸出的熱電阻，+為紅線，-為藍線或他線第47頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電阻應用——安裝方式測溫元件安裝要求1、測溫元件應與被測介質(zhì)形成逆流，即迎著被測介質(zhì)流向插入；2、測溫元件要位于管道中心線上介質(zhì)流速最高處；3、要有足夠的絕熱層；4、測溫元件應保證有足夠的插入深度。5、采用較薄的保護套管。第48頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日防震有攪拌或有蒸汽沖擊較大的地方，可以通過，1.用拉克線部分或全部代替電阻引線，2.加夾套，降低電阻與護套直接的間隙3.用大約2mm厚，30mm寬，且與保護套管浸如相仿深度的兩塊不銹鋼板條沿著保護套管按平行于流體方向的焊接在套管兩側(cè)，形成流線型防潮對于測量冷凝水、液氨的熱電阻護套內(nèi)，由于環(huán)境溫度高、護套內(nèi)溫度低，有時正好達到露點，就會在套管內(nèi)形成水珠，而電阻題若工作需4V電壓，而短路會對插件內(nèi)的整流元件造成損壞。在夏季尤為明顯。防護防法：用塑料布將接線盒蓋上；定期檢查護套和電阻體，并用干布擦干。防塵因環(huán)境不佳、粉塵等易弄臟接線端子，造成絕緣不良，引起插件內(nèi)4V整流電源或電阻體阻值發(fā)生變化，引起測量誤差熱電阻維護措施第49頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電阻常見故障原因及其處理方法故障現(xiàn)象

可能原因處理方法顯示儀表批示無窮大熱電阻或引出線斷路及接線端子松開等更換電阻體，或焊接及擰緊線螺絲等儀表指示負值顯示儀表與熱電阻接線有錯，或熱電阻有短路現(xiàn)象改正接線，或找出短路處，加強絕緣顯示阻值與溫度關(guān)系有變化熱電阻絲材料受腐蝕變質(zhì)

更換電阻體（熱電阻）顯示儀表指示值比實際值低或示值不穩(wěn)保護管內(nèi)有金屬屑、灰塵、接線柱間臟污及熱電阻短路（水滴等），負端子有松動除去金屬，清掃灰塵、水滴等，找到短路點，加強絕緣等，緊固端子故障現(xiàn)象故障原因處理方法控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，溫度波動大控制方案不合理，滿足不了控制要求修改控制方案為串級控制物料氣組分或系統(tǒng)壓力變化大與工藝、調(diào)度方面人員溝通并穩(wěn)定物料氣系統(tǒng)的組分或壓力溫度測量回路本身不穩(wěn)定檢查處理測量回路中的接線松動或測量元件問題PID參數(shù)沒有調(diào)整好重新調(diào)整PID參數(shù)控制閥動作不靈活或振動大檢修調(diào)校控制閥，保證動作穩(wěn)定，靈活可靠故障現(xiàn)象故障原因處理方法示值偏大單線（紅線）側(cè)端子有松動緊固端子調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥溫度變化不明顯電阻體管內(nèi)安裝未到中線重新安裝熱電阻探頭結(jié)垢嚴重停車，清洗護套探頭調(diào)節(jié)閥定位器輸出不正常重新校準定位器調(diào)節(jié)閥閥芯脫落檢查，重新安裝疏水器有異物堵塞檢查，清理PID參數(shù)沒有調(diào)整好重新調(diào)整PID參數(shù)增加微分，加大比例第50頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日熱電阻常見故障原因及其處理方法紅線松動，示值高，指示有波動中間綠線松動示值變低，有波動外線松動，示值變低外線接反，顯示為負兩者有鐵屑則示數(shù)變低紅綠線，不能接反，否顯示負值邊上綠線松動，示值變高，有波動第51頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日鎧裝熱電阻第52頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日鎧裝熱電阻的結(jié)構(gòu)：鎧裝熱電阻是指將熱電阻的感溫元件與帶有絕緣套管的引線焊接好，裝入金屬套管中，然后用絕緣粉末填充其間，最后焊上封頭。鎧裝熱電阻的結(jié)構(gòu)鎧裝熱電阻感溫元件金屬套管引出線絕緣材料接線盒固定裝置第53頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日鎧裝熱電阻的特點：鎧裝熱電阻的特點a熱電阻的外徑可以做的很小因此它的時間常數(shù)小，反應速度快。b具有可彎曲性。c具有良好的耐振動，抗沖擊性能。d使用壽命長。第54頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日鎧裝熱電阻的基本參數(shù)鎧裝熱電阻的基本參數(shù)a鎧裝熱電阻的外徑，插入長度與鎧裝熱電偶一樣。b鎧裝熱電阻的R0值，W100值以及其允許誤差與普通裝配式熱電阻一樣。c鎧裝熱電阻的時間常數(shù)不僅與它的直徑有關(guān)，而且與它的感溫元件的結(jié)構(gòu)和裝配質(zhì)量等有關(guān)。第55頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日鎧裝熱電阻的工藝流程：鎧裝熱電阻的工藝流程下料剝頭去粉清洗電阻元件焊接R0調(diào)試測量端焊接烘干參比端焊接檢測入庫第56頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日鎧裝體：一般熱電阻的元件都采用鎧裝鎳線作為鎧裝體，對其要求為：每根線的線性要求，電阻率均勻，不能有大的偏差，為此，在進貨檢驗時，應嚴格把關(guān)，所以，根據(jù)企業(yè)標準規(guī)定，每根鎳線之間的阻值差距不大于0.1Ω。鎧裝體第57頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日防爆熱電阻，熱電偶第58頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日概述：爆炸是物質(zhì)從一種狀態(tài)，經(jīng)過物理或化學變化，突然變成另一種狀態(tài)，并釋放出巨大的能量，從而產(chǎn)生光和熱或機械功。爆炸的分類：物理爆炸：是指物理原因引起的爆炸，是物質(zhì)因狀態(tài)或壓力發(fā)生突變而形成的爆炸?；瘜W爆炸：是指化學原因引起的爆炸，表現(xiàn)為物質(zhì)以極快的反應速度發(fā)生放熱這一化學反應，并且有高溫，高壓?；瘜W爆炸通常可分為簡單分解爆炸，復雜分解爆炸，爆炸性混合物的爆炸。爆炸的概念爆炸的分類物理爆炸化學爆炸簡單分解爆炸復雜分解爆炸爆炸性混合物的爆炸第59頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日爆炸發(fā)生的條件：爆炸發(fā)生的條件a物理爆炸發(fā)生的條件物理爆炸是一種極為迅速的特性能量因失控而釋放的過程。其條件是構(gòu)成爆炸的體系內(nèi)存在高壓氣體或在爆炸瞬間生成的高溫高壓氣體或蒸汽的急劇膨脹。b化學爆炸發(fā)生的條件化學爆炸其過程表現(xiàn)為反應過程放熱，反應過程速度極快并能自動傳播。第60頁，共67頁，2023年，2月20日，星期日可燃氣體爆炸機理：包括可燃氣體混合物爆炸機理和單一氣體分解爆炸機