GB-T34035-2017熱電偶現(xiàn)場試驗(yàn)方法

熱電偶現(xiàn)場試驗(yàn)方法Fieldtestmethodsforthermocouples中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布I本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國工業(yè)過程測量控制和自動化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC124)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位：上海工業(yè)自動化儀表研究院有限公司。國核自儀系統(tǒng)工程有限公司、河北省計量監(jiān)督檢測院、上海自動化Ⅱ戶應(yīng)對熱電偶故障的潛在后果進(jìn)行權(quán)衡，以確定在熱電偶安裝前后及使用期間需進(jìn)行哪些試驗(yàn)。試驗(yàn)方法涵蓋一些確保熱電偶正確安裝的基本試驗(yàn)，以及一些作故障分析時必需的簡單試驗(yàn)。而均勻性、電容量及回路電流階躍響應(yīng)等熱電偶試驗(yàn)，由于需要配備復(fù)雜設(shè)備及作繁復(fù)分析，在本標(biāo)準(zhǔn)中正常生產(chǎn)的熱電偶的故障原因，通常是安裝錯誤以及在使用期間進(jìn)行了規(guī)定范圍外的操作。這些故障狀態(tài)的大部分最常見形式，可通過采用本標(biāo)準(zhǔn)給出的試驗(yàn)方法來進(jìn)行檢測。當(dāng)熱電偶整機(jī)首次安裝在工作環(huán)境中時應(yīng)進(jìn)行本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)。但這些試驗(yàn)并不保證熱電偶整機(jī)能準(zhǔn)確顯示溫度。要保證準(zhǔn)確性，需選擇合適的熱電偶及儀表，以及在測量溫度時選擇合適的測1熱電偶現(xiàn)場試驗(yàn)方法試驗(yàn)的目的是確保熱電偶整機(jī)在貯存或安裝過程中沒有損壞，補(bǔ)償導(dǎo)線與接線端子的連接極性正確，并為今后試驗(yàn)評估熱電偶整機(jī)使用后是否損壞提供參考數(shù)據(jù)。其中某些試驗(yàn)可能不適用于曾在高于推薦限值的溫度下工作的特定型號的熱電偶。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)，包括熱電偶整機(jī)安裝后測量下列變量的方法，并為確定熱電偶整機(jī)是否在工作——回路電阻： —絕緣電阻：2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T4989—2013熱電偶用補(bǔ)償導(dǎo)線GB/T25475—2010工業(yè)自動化儀表術(shù)語溫度儀表GB/T30429—2013工業(yè)熱電偶3術(shù)語和定義GB/T25475—2010界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。絕緣型：熱電偶與導(dǎo)電保護(hù)套構(gòu)件或電路參考接地端沒有電接觸的測量端。2一種快速連接插頭及插座，其內(nèi)部的電連接元件的溫度-電動勢特性與所要連接的補(bǔ)償導(dǎo)線或熱電4試驗(yàn)綜述4.1回路電阻測量4.1.1熱電偶將電氣回路電阻與安裝前測得的電阻值相比較，以確保在安裝過程中熱電極沒有斷路或短路(例如4.1.2檢測回路本測量旨在確定熱電偶整機(jī)及補(bǔ)償導(dǎo)線的總回路電阻，以確保補(bǔ)償導(dǎo)線沒有短路，連接牢固。補(bǔ)償導(dǎo)線連接到熱電偶整機(jī)前應(yīng)確定其電阻。將絕緣型熱電偶整機(jī)安裝前后的室溫絕緣電阻值相比較，以確保在安裝過程中保護(hù)套管和防潮密4.2.2檢測回路本測量旨在確定延長電路不會降低絕緣型熱電偶的電絕緣性。本測量旨在確定補(bǔ)償導(dǎo)線接通良好，且導(dǎo)線與導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與其他部件(包括地)之間沒有短路。接地型熱電偶應(yīng)進(jìn)行本試驗(yàn)。4.3熱電勢測量4.3.1熱電偶整機(jī)本測量(取決于測量端和接線板之間的溫度差)旨在確定熱電偶接線端子與熱電極的連接極性3本測量(取決于測量端和終端硬件之間的溫度差)旨在確定補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的連接極性正確。5儀器設(shè)備測量范圍5×10*Ω~1×1012Ω,測量試驗(yàn)電阻的最大允許誤差不超過士10.0%,試驗(yàn)電壓根據(jù)熱電熱源可采用小型丙烷燃燒器或者電熱槍等。所提交的熱電偶應(yīng)在安裝前通過GB/T30429—2013規(guī)定的試驗(yàn)確認(rèn)其回路電阻和常溫絕緣電阻所有被試熱電偶整機(jī)宜采用可追溯到安裝前測試和制造商生產(chǎn)流程的序列號或其他類型的特殊標(biāo)本試驗(yàn)要求回路具有電連續(xù)性。連接時，補(bǔ)償導(dǎo)線的顏色代碼及材料成分宜與熱電偶的型號相匹配。標(biāo)準(zhǔn)熱電偶型號的顏色代碼應(yīng)符合GB/T4989—2013的規(guī)定。7回路電阻測量7.1熱電偶回路電阻7.1.1斷開熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線及測溫儀表的連接，在接插件的插腳或接線板處測量回路電阻。這種基路(例如在熱電偶接插件組件中),應(yīng)使用電阻分辨力不低于0.1Ω的歐姆表。由于熱電偶的熱電勢會梯度的環(huán)境下，測量端和參比端的溫度不同，則應(yīng)從歐姆表測得的電壓中加上或減去熱電偶的熱電勢。7.1.2要精確測量電阻，應(yīng)測得歐姆表的引線電阻。如果歐姆表的引線電阻與熱電偶回路電阻相比不可忽略(大于0.1%),應(yīng)在后面所有的熱電偶回路電阻測量中減去歐姆表引線電阻。4注：熱電偶安裝后所處的溫度往往不同于安裝前測量時的溫度。不同溫度下其回路電阻也不同，不視作熱電偶性能缺陷。7.1.3若多個相同型號的熱電偶安裝在相同地點(diǎn)和熱環(huán)境下，對比安裝前后這組熱電偶單位長度的電阻。見7.1.2的注。如果某個熱電偶安裝前后單位長度的電阻值與其他熱電偶相比差異過大(大于10%),則該熱電偶可能損壞。注：如果熱電偶整機(jī)在安裝后，回路電阻出現(xiàn)極大的變化(例如電阻顯示斷路或者接近零),則需進(jìn)行替換或維修。如果在安裝過程中，熱電偶接插件與外殼一起轉(zhuǎn)動，則接插件處熱電極可能已損壞或7.1.4另一種確定高溫下熱電偶回路電阻的方法，是在接插件插腳處用一變阻器將熱電偶分流。使用可測量微伏級電壓的高阻抗電壓表測量接插件插腳之間開環(huán)情況下的熱電偶熱電勢(見圖1)。測量端應(yīng)保持恒溫，測試過程中接插件插腳應(yīng)保持同樣的終端溫度。合上開關(guān)，調(diào)整變阻器的電阻，直到測得的電壓為開環(huán)熱電勢的1/2(此時變阻器的電阻與熱電偶回路電阻相同)。然后將變阻器從電路中取出，直接用歐姆表測量其電阻。此方法可避免7.1.1提及的關(guān)于熱電勢的復(fù)雜情況。電壓表熱電偶置于爐中變阻分流器圖1測量回路電阻的替代方法注：高溫(大于800℃)時，絕緣型熱電偶的絕緣電阻可能非常低，因此在熱電極之間或者熱電極與套管之間的分流現(xiàn)象會非常明顯。此時回路電阻測量和溫度測量都不能得到準(zhǔn)確的結(jié)果。高溫下絕緣型熱電偶的絕緣電阻測量應(yīng)在所有其他測量之前進(jìn)行(見8.3)。7.2檢測回路電阻補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶整機(jī)相連，與溫度指示儀表斷開。按照7.1.1的規(guī)定測量熱電偶整機(jī)和補(bǔ)償導(dǎo)線的總電阻，以確定補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶整機(jī)的電連續(xù)性。如需進(jìn)行精確測量，從總電阻中減去7.1.3或7.1.4中測得的熱電偶整機(jī)的電阻以得到補(bǔ)償導(dǎo)線的電阻。記錄補(bǔ)償導(dǎo)線的電阻作為參考數(shù)據(jù)。如果給定補(bǔ)償導(dǎo)線單位長度電阻值與同型號導(dǎo)線的單位長度電阻值相差大于5%,則補(bǔ)償導(dǎo)線可能損壞，應(yīng)進(jìn)行檢查。例如，接線板接頭松弛或被腐蝕會增加電路電阻，或?qū)е码娐窋嗦坊蚨搪?；這些情況都會導(dǎo)致溫度指示錯誤。在操作過程中，如果溫度示值不穩(wěn)定或出現(xiàn)原因不明的突變，可能是熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線回路的問題，也可能是溫度指示儀表出現(xiàn)問題。如果并非儀表故障，可以更換熱電偶或補(bǔ)償導(dǎo)線。故障分析時，可再次測量補(bǔ)償導(dǎo)線及熱電偶整機(jī)的總回路電阻，并將其與參考數(shù)據(jù)作比較。如果兩者差距很大，則應(yīng)分別測量熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線的回路電阻，以找出哪一部分發(fā)生了變化。需注意，疊加的直流電壓也會影響到指示溫度和電阻測量。8絕緣電阻測量8.1總則絕緣電阻試驗(yàn)僅適用于絕緣型熱電偶。對于接地型熱電偶整機(jī)，補(bǔ)償導(dǎo)線的絕緣電阻應(yīng)在與熱電偶連接前測量。8.2安裝前的熱電偶整機(jī)按照GB/T30429—2013的試驗(yàn)方法，在室溫下測量接插件插腳、接線板或引線與管壁之間的絕緣5電阻。將測得的絕緣電阻與供應(yīng)商提交熱電偶時進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)得到的絕緣電阻相比較。本試驗(yàn)旨在確認(rèn)防潮密封在貯存的過程中沒有損壞或損毀。記錄絕緣電阻的值作為后續(xù)試驗(yàn)的參考數(shù)據(jù)。接插件插腳或接線板處測量熱電偶整機(jī)安裝后的絕緣電阻。如有可能，測量熱電極與套管之間的電阻。否則，如果套管接地，應(yīng)測量熱電極與公共參考地之間的電阻。絕緣電阻比最初測量值降低2個數(shù)量級由于溫度關(guān)系，絕緣電阻也可能降低(見注)溫度分布下絕緣電阻的下降值。注：如果熱電偶在高溫(大于800℃)環(huán)境下，建議按照GB/T30429—2013的試驗(yàn)方法來測量絕緣電阻，但測量電壓建議不大于10V。8.4.1補(bǔ)償導(dǎo)線連接到熱電偶整機(jī)，但不連接溫度指示儀表，測量公共參考地與補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶整機(jī)組合之間的絕緣電阻。試驗(yàn)電壓不應(yīng)超過補(bǔ)償導(dǎo)線的絕緣強(qiáng)度額定值。對于接地型熱電偶整機(jī)，補(bǔ)償導(dǎo)線的絕緣電阻應(yīng)在未連接熱電偶或指示儀表時測量。8.4.2由于系統(tǒng)中包含補(bǔ)償導(dǎo)線，因此絕緣電阻會降低；但是如果與8.3的測量結(jié)果相比，降低超過2個數(shù)量級，說明補(bǔ)償導(dǎo)線可能出現(xiàn)部分短路，例如在不潔凈或潮濕的接線端子處。或者當(dāng)補(bǔ)償導(dǎo)線穿過溫度高于其絕緣層額定溫度限值的區(qū)域時也會出現(xiàn)這種情況。使用者需注意使補(bǔ)償導(dǎo)線避開溫度接近其絕緣層額定溫度限值或塞貝克匹配或補(bǔ)償極限的區(qū)域(見3.1)。8.4.3工作過程中，如果溫度示值變得不穩(wěn)定，或者發(fā)生不明原因的變化，應(yīng)重新測量絕緣電阻(按8.4.1的規(guī)定)。絕緣電阻降低兩個數(shù)量級以上(與8.4.1的初始測量值相比)表明由于套管或防潮密封9熱電勢測量9.1熱電偶整機(jī)的極性和完整性測試9.1.1試驗(yàn)應(yīng)在熱電偶整機(jī)安裝前進(jìn)行。本試驗(yàn)旨在確定熱電偶的插頭和其他中間連接件極性正確，且熱電偶整機(jī)中沒有出現(xiàn)因制造或現(xiàn)場裝配錯誤導(dǎo)致的明顯的不均勻性。使用暖風(fēng)機(jī)作為熱源進(jìn)行試驗(yàn)，暖風(fēng)機(jī)吹出的暖風(fēng)溫度應(yīng)低于可能導(dǎo)致受試系統(tǒng)各元件受損的溫度。9.1.2將微伏計(或熱電偶指示儀)的正極線接到熱電偶接插件的正極插腳上，微伏計的負(fù)極線接到熱電偶接插件的負(fù)極插腳上。使用暖風(fēng)機(jī)加熱熱電偶整機(jī)測量端及相鄰部位，但是不要加熱熱電偶接插件，同時觀察或連續(xù)記錄熱電偶接插件插腳上的信號。應(yīng)觀察到信號增強(qiáng)。當(dāng)加熱測量端時信號減小，說明熱電極和熱電偶接插件的連接不正確。如果信號不變，則說明測量端和熱電偶接插件之間某處熱電極可能出現(xiàn)短路。9.1.3對測量端及其相鄰部位進(jìn)行遮擋和散熱，使溫度變化不大于0.017℃/s(1℃/min)。用暖風(fēng)機(jī)的暖風(fēng)流吹掃熱電偶接插件與達(dá)到熱穩(wěn)定的測量端(不包括這兩個部分)之間的熱電偶套管，同時觀察或連續(xù)記錄熱電偶接插件處的溫度或電壓。本試驗(yàn)旨在檢測熱電偶測量端與接插件之間大空間內(nèi)的總不均勻性。若觀察到被試熱電偶的信號變化相當(dāng)于2℃以上溫度變化時，意味著熱電偶內(nèi)可能有嚴(yán)重缺陷(例如不同材料的接合處或熱電極短路)。注：本試驗(yàn)可能無法檢測出小空間內(nèi)的較大不均勻性，使用者不要將本試驗(yàn)的結(jié)果與實(shí)際現(xiàn)場測量誤差進(jìn)行比較。本試驗(yàn)并不能檢測塞貝克系數(shù)的空間非一致性，僅用于檢測斷裂，接線缺陷或其他類型的電路故障。69.2.1本標(biāo)準(zhǔn)給出了兩種試驗(yàn)方法。這兩種試驗(yàn)都應(yīng)在熱電偶整機(jī)安裝后，未連接補(bǔ)償導(dǎo)線之前進(jìn)行。本試驗(yàn)的目的是確認(rèn)熱電偶整機(jī)在安裝過程中沒有損壞，或者當(dāng)使用接線板時，確認(rèn)其極性正確。以使用第一種較為簡單的試驗(yàn)方法。第二種試驗(yàn)方法需要對熱電偶整機(jī)進(jìn)行加熱，只能用于熱電偶整機(jī)安裝后可接近的場合。9.2.2第一種方法(在安裝后存在可測量的電壓),將微伏計(或熱電偶指示儀)的正極導(dǎo)線接到熱電偶熱電偶整機(jī)處的電壓。以下兩種情況說明熱電極與熱電偶接插件插腳的極性連接正確：b)當(dāng)測量端所處的溫度高于連接插腳或接線端時，測得電壓為正值。記錄未連接補(bǔ)償導(dǎo)線前熱電偶整機(jī)電壓值大小和極性。9.2.3第二種方法(沒有可以測量的電壓),由于測量端和回路終端處在相同的溫度中，不會有電壓產(chǎn)生。使用暖風(fēng)機(jī)逐步加熱熱電偶整機(jī)測量端區(qū)域，同時觀察熱電偶接插件插腳或接線板處的電壓?？捎^察到信號增強(qiáng)。如果出現(xiàn)負(fù)電壓則說明熱電偶整機(jī)的導(dǎo)線與插腳或接線板的連接有誤。如果加熱不能對電壓產(chǎn)生明顯的影響則說明連接插頭可能在安裝中發(fā)生轉(zhuǎn)動，使熱電極在連接插頭處短路。9.3檢測回路極性試驗(yàn)本標(biāo)準(zhǔn)給出了兩種試驗(yàn)方法。兩種方法都是在熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線安裝之后進(jìn)行。本試驗(yàn)的目的是確認(rèn)補(bǔ)償導(dǎo)線極性連接正確。本試驗(yàn)對于發(fā)現(xiàn)電路上多重極性反轉(zhuǎn)至關(guān)重要，因?yàn)閮H觀察加熱或冷卻測量端產(chǎn)生的電壓變化無法檢測多重極性反轉(zhuǎn)。如果補(bǔ)償導(dǎo)線有顏色代碼，應(yīng)檢查連接，以確保代碼正注：參見附錄A熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線相關(guān)內(nèi)容。將補(bǔ)償導(dǎo)線連接到熱電偶整機(jī)上，在補(bǔ)償導(dǎo)線與溫度指示儀連接點(diǎn)處測量并記錄電壓的大小和他與9.2.2的方法相同。將測得電壓的極性與9.2.2中測得的極性作對比。在補(bǔ)償導(dǎo)線與溫度指示儀連接點(diǎn)處的電壓極性發(fā)生變化意味著補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶整機(jī)和溫度指示儀表間某處端子的極性接錯。需注意如果補(bǔ)償導(dǎo)線的兩端都出現(xiàn)極性反接，則本試驗(yàn)可能無法指示電壓或其極性的變化。第二種方法適用于沒有可以測量電壓的場合用暖風(fēng)機(jī)加熱熱電偶整機(jī)和補(bǔ)償導(dǎo)線的連接處，同時觀察補(bǔ)償導(dǎo)線與溫度指示儀連接端處的電壓。電壓若變化說明補(bǔ)償導(dǎo)線選型錯誤或極性接反。一般來說，暖風(fēng)機(jī)宜沿著熱電偶整機(jī)和補(bǔ)償導(dǎo)線毗鄰(且包括)連接點(diǎn)的整個可接近長度進(jìn)行加熱。確認(rèn)熱電極與補(bǔ)償導(dǎo)線的連接處或補(bǔ)償導(dǎo)線中斷或銜接處的極性。性改變。雖然這樣操作可以使溫度指示儀顯示正確的極性，但是會導(dǎo)入測量誤差。如有需要，