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鎧裝熱電偶工作原理
鎧裝熱電偶工作原理
鎧裝熱電偶作為溫度測(cè)量傳感器,，通常與溫度變送器,、調(diào)節(jié)器及顯示儀表等配套使用,，組成過程控制系統(tǒng),，用以直接測(cè)量或控制各種生產(chǎn)過程中0-1800℃范圍內(nèi)的流體,、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面等溫度。
鎧狀熱電偶具有能彎曲,、耐高壓、熱響應(yīng)時(shí)間快和堅(jiān)固耐用等許多優(yōu)點(diǎn),，它和工業(yè)用裝配式熱電偶一樣,，作為測(cè)量溫度的傳感器，通常和顯示儀表,、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用,。
簡(jiǎn)介鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶具有能彎曲、耐高壓,、熱響應(yīng)時(shí)間快和堅(jiān)固耐用等許多優(yōu)點(diǎn),，它和工業(yè)用裝配式熱電偶一樣,，作為測(cè)量溫度的傳感器，通常和顯示儀表,、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用,，同時(shí)，亦可以作為裝配式熱電偶的感溫元件,。它可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過程中從0℃~800℃范圍內(nèi)的液體,、蒸汽和其氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度。與裝配式熱電偶相比,，鎧裝熱電偶具有可彎曲,、耐高壓、熱響應(yīng)時(shí)間短和堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn),。
工作原理是兩種不同成份的導(dǎo)體兩端經(jīng)焊接,，形成回路，直接測(cè)溫端叫工作端,，接線端子端叫冷端,，也稱參比端。當(dāng)工作端和參比端存在溫差時(shí),，就會(huì)在回路中產(chǎn)生熱電流,，接上顯示儀表，儀表上就會(huì)指示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)的對(duì)應(yīng)溫度值,。
鎧裝熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)將隨著測(cè)量端溫度升高而增長(zhǎng),，熱電動(dòng)勢(shì)的大小只和熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫差有關(guān)，和熱電極的長(zhǎng)度,、直徑無關(guān),。鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)原理是，是由導(dǎo)體,、高絕緣氧化鎂,、外套1Cr18Ni9Ti不銹鋼保護(hù)管，經(jīng)多次一體拉制而成,。鎧裝熱電偶產(chǎn)品主要由接線盒,、接線端子和鎧裝熱電偶組成基本結(jié)構(gòu)，并配以各種安裝固定裝置組成,。
特點(diǎn)鎧裝熱電偶是溫度測(cè)量中應(yīng)用廣泛的溫度器件,，他的主要特點(diǎn)就是測(cè)溫范圍寬，性能比較穩(wěn)定,，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，更能夠遠(yuǎn)傳4-20mA電信號(hào),，便于自動(dòng)控制和集中控制,。
熱電偶的測(cè)溫原理是基于熱電效應(yīng),。將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí),，回路中將產(chǎn)生熱電勢(shì),，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，又稱為塞貝克效應(yīng),。
閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)有兩種電勢(shì)組成,；溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。溫差電勢(shì)是指同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì),，不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度,，所以他們產(chǎn)生的電勢(shì)也不相同，而接觸電勢(shì)顧名思義就是指兩種不同的導(dǎo)體相接觸時(shí),，因?yàn)樗麄兊碾娮用芏炔煌援a(chǎn)生一定的電子擴(kuò)散,，當(dāng)他們達(dá)到一定的平衡后所形成的電勢(shì)，接觸電勢(shì)的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)以及他們接觸點(diǎn)的溫度,。
上應(yīng)用的熱電偶具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,，上規(guī)定熱電偶分為八個(gè)不同的分度，分別為B,，R,，S，K,，N,，E，J和T,，其測(cè)量溫度的低可測(cè)零下270攝氏度,，*高可達(dá)1800攝氏度，其中B,，R,，S屬于鉑系列的熱鎧裝熱電偶電偶，由于鉑屬于貴重金屬,，所以他們又被稱為貴金屬熱電偶而剩下的幾個(gè)則稱為廉價(jià)金屬熱電偶,。
熱電偶的結(jié)構(gòu)有兩種，普通型和鎧裝型,。
普通性熱電偶一般由熱電極,，絕緣管，保護(hù)套管和接線盒等部分組成,，而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲，絕緣材料和金屬保護(hù)套管三者組合裝配后,，經(jīng)過拉伸加工而成的一種堅(jiān)實(shí)的組合體,。但是熱電偶的電信號(hào)卻需要一種特殊的導(dǎo)線來進(jìn)行傳遞,，這種導(dǎo)線我們稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。不同的熱電偶需要不同的補(bǔ)償導(dǎo)線,，其主要作用就是與熱電偶連接,，使熱電偶的參比端遠(yuǎn)離電源，從而使參比端溫度穩(wěn)定,。
補(bǔ)償導(dǎo)線又分為補(bǔ)償型和延長(zhǎng)型兩種,，延長(zhǎng)導(dǎo)線的化學(xué)成分與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕枷嗤菍?shí)際中,，延長(zhǎng)型的導(dǎo)線也并不是用和熱電偶相同材質(zhì)的金屬,，一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導(dǎo)線代替。補(bǔ)償導(dǎo)線的與熱電偶的連線一般都是很明了,，熱電偶的正極連接補(bǔ)償導(dǎo)線的紅色線,，而負(fù)極則連接剩下的顏色。一般的補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)大部分都采用銅鎳合金,。
溫度補(bǔ)償由于鎧裝熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)）,，而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省鎧裝熱電偶材料,，降低成本,，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把鎧裝熱電偶的冷端（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(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使鎧裝熱電偶的冷端移動(dòng)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(duì)測(cè)溫的影響,，不起補(bǔ)償作用。因此,，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響,。
在使用鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò),，補(bǔ)償導(dǎo)線與鎧裝熱電偶連接端的溫度不能超過100℃,。
測(cè)溫原理電偶是用兩種不同成份的導(dǎo)體焊接在一起，兩端溫度不同時(shí),，在回路中就會(huì)有熱電勢(shì)產(chǎn)生,，因此勢(shì)電偶鎧裝熱電偶是通過測(cè)量電勢(shì)從而測(cè)量溫度的一種感溫原件，它是一種變換器,，它能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)再由顯示儀表顯示出來,。
熱電偶測(cè)量溫度的基本原理是熱電效應(yīng)，將兩種不同成份的金屬導(dǎo)體首尾相連接成閉合回路，如兩接點(diǎn)的溫度不等,，則在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì),，形成熱電流，這就是熱電效應(yīng),。熱電偶就是將兩種不同的金屬材料一端焊接而成,，焊接的一端叫做測(cè)量端，未焊接的一端叫做參考端,，參考端在使用時(shí)通常恒定在一定的溫度(如00C)當(dāng)對(duì)測(cè)量端加熱時(shí),，在接點(diǎn)處有熱電勢(shì)產(chǎn)生。如參考端溫度恒定,，其熱電勢(shì)的大小和方向只與兩種金屬材料的特性和測(cè)量端的溫度有關(guān),，而與勢(shì)電偶的精細(xì)和長(zhǎng)短無關(guān)。當(dāng)測(cè)量端的溫度改變后,，勢(shì)電勢(shì)也隨之改變,，并且溫度和熱電勢(shì)之間有一固定的函數(shù)關(guān)系，利用這個(gè)關(guān)系就可以測(cè)量溫度,。
測(cè)量范圍常用的溫度儀表有鎧裝熱電偶,。
鎧裝熱電偶：測(cè)量500℃以上的高溫，火電廠種主蒸汽的溫度,，過熱器管壁溫度,，高溫?zé)煔鉁囟取Ｌ攸c(diǎn)：鎧裝熱電偶能測(cè)量高溫,，性能穩(wěn)定,，準(zhǔn)確可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、易于維護(hù),、便于信號(hào)的遠(yuǎn)傳和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)切換測(cè)量。
主要的型號(hào)：
分度號(hào)：
S或LB-3上限1300℃（短時(shí)1600℃）,。
B或LL-2上限1600℃（短時(shí)1800℃）
K或EU-2上限1200℃（短時(shí)1300℃）
T或CK上限-200～350℃（短時(shí)400℃）
E或EA-2上限-200～900℃
熱電阻：測(cè)量精度高,、性能穩(wěn)定、靈敏度高,、應(yīng)用范圍廣,、可遠(yuǎn)距離策問、實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制和記錄,。
鉑熱電阻,，*高測(cè)溫650℃，Pt50,Pt100,銅電阻：50-150℃Cu50,Cu100,。
注意：自熱效應(yīng)引起的誤差,，Pt工作d電流為小于6mA,，遲滯帶來的影響，熱容量大,，充分的熱交換,，測(cè)量才準(zhǔn)確。
安裝：安裝時(shí),，與被測(cè)介質(zhì)形成逆流，至少成90°
分度號(hào)：S或LB-3上限1300℃（短時(shí)1600℃）,。
B或LL-2上限1600℃（短時(shí)1800℃）
K或EU-2上限1200℃（短時(shí)1300℃）
T或CK上限-200～350℃（短時(shí)400℃）
E或EA-2上限-200～900℃：
測(cè)量精度高 ,、性能穩(wěn)定、靈敏度高,、應(yīng)用范圍廣 ,、可遠(yuǎn)距離策問、實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制和記錄,。鉑,，*高測(cè)溫650℃，Pt50,Pt100,銅電阻：
技術(shù)指標(biāo)不同材料和直徑鎧裝熱電偶型號(hào)、分度號(hào)及推薦使用溫度電極材料防噴式鎧裝熱電阻鎧裝熱電偶熱響應(yīng)時(shí)間在溫度出現(xiàn)階躍變化時(shí)，熱電偶的輸出值變化至相當(dāng)于該階躍變化的某個(gè)規(guī)定百分?jǐn)?shù)所需要的時(shí)間,，稱為熱響應(yīng)時(shí)間,，用τ表示（取50%時(shí)用τ0.5表示）。
鎧裝熱電偶熱響應(yīng)時(shí)間τ0.5（秒）注：絕緣電阻用MΩ·m表示,，即為常溫絕緣電阻與鎧裝偶長(zhǎng)度的乘積。
例如：1000MΩ·m表示：1m長(zhǎng)的試樣的絕緣電阻為1000MΩ，10m長(zhǎng)的試樣的絕緣電阻為100MΩ,。對(duì)于長(zhǎng)度小于1m的鎧裝偶，按1m計(jì)算,。插座式接線盒和帶補(bǔ)償導(dǎo)線的鎧裝熱電偶不在此例,。測(cè)量范圍和準(zhǔn)確度
熱響應(yīng)時(shí)間
形式露端式： 熱響應(yīng)時(shí)間短；適于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)排氣等 要求響應(yīng)快的溫度測(cè)量,；機(jī)械強(qiáng)度較低,。鎧裝熱電偶
191接殼式 ：熱響應(yīng)時(shí)間短；公稱壓力大（可達(dá)34MPa）;不適用于有電磁干擾的場(chǎng)合,。
絕緣式 ：熱響應(yīng)時(shí)間較前兩種長(zhǎng),，使用壽命長(zhǎng)；抗電磁干擾,；在對(duì)熱響應(yīng)時(shí)間無特殊要求的場(chǎng)合多采用此種形式,。
分離式 ： 雙支，避免信號(hào)干擾,，其特點(diǎn)同絕緣式,。
基本結(jié)構(gòu)鎧裝熱電偶主要由接線盒,、接線端子和鎧裝熱電偶元件等組成基本結(jié)構(gòu)，并配以各種安裝固定裝置,。安裝固定型式固定裝置是供用戶安裝時(shí)使用,。鎧裝熱電偶有：無固定裝置、固定卡套式,，可動(dòng)卡套式,，固定法蘭式，可動(dòng)法蘭式五種結(jié)構(gòu)型式,。固定卡套式只供一次性固定使用,，可動(dòng)卡套式可做多次固定使用。鎧裝熱電偶測(cè)量端(熱端)結(jié)構(gòu)形式
檢定方法金屬熔體快速鎧裝熱電偶的檢定方法及裝置,。該裝置主要由一能容納兩只被測(cè)偶端部石英管的扁加熱線圈,、兩只與被測(cè)偶形狀相同的鎧裝熱電偶及相應(yīng)的控溫顯示輸出裝置構(gòu)成。檢定方法是首先利用兩只校準(zhǔn)熱電偶找出扁加熱線圈中使這兩只校準(zhǔn)偶熱電勢(shì)相同的點(diǎn),，用被檢偶取代其中的一只校準(zhǔn)偶,，在其它條件不變的情況下，待被檢偶的讀數(shù)穩(wěn)定后與校準(zhǔn)偶的讀數(shù)相比較即可知被檢偶的量值是否準(zhǔn)確,。此方法提供了快速測(cè)溫?zé)犭娕嫉膶?shí)驗(yàn)室檢定手段,，可對(duì)快速測(cè)溫?zé)犭娕荚诙鄠€(gè)溫度點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)試并作出全面的評(píng)價(jià)。
其特征在于：
a,、該裝置是由一扁加熱線圈,、一對(duì)校準(zhǔn)鎧裝熱電偶及控溫顯示輸出裝置構(gòu)成。
b,、檢定方法是先將兩只校準(zhǔn)熱電偶從加熱線圈兩端相對(duì)插入,，使鎧裝熱電偶熱端接觸，通過改變校準(zhǔn)熱電偶在加熱線圈中的位置使兩只校準(zhǔn)熱電偶的熱電勢(shì)相同,，用被測(cè)快速熱電偶取代其中一只校準(zhǔn)熱電偶,，讀取其穩(wěn)定狀態(tài)下的熱電勢(shì)值與校準(zhǔn)熱電偶熱電勢(shì)進(jìn)行比對(duì)即可知被測(cè)快速鎧裝熱電偶的準(zhǔn)確度。
使用技巧使用鎧裝熱電偶,，其實(shí)有很多的技巧,。下面我就說一下。
1.具有可彎曲性能,，愷裝熱電阻除頭部外,，可以作任愈方向的彎曲，因而它適用于構(gòu)造較為復(fù)雜,，狄小設(shè)備的溫度,。
2.鎧裝熱電偶具有良好的耐振動(dòng)、抗沖擊性能,。因而它的壽命較普通熱電阻長(zhǎng).
3.鎧裝熱電偶運(yùn)用壽命長(zhǎng),，凱裝熱電阻的電阻體由于遭到權(quán)化鐵絕緣資料的扭蓋和金屬套管的維護(hù),，熱電阻絲不易被有害介質(zhì)所侵蝕。
4.隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒,，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi),。
5.生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引起爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量,。 防腐熱電阻5)防腐熱電阻采用PTFE防腐材質(zhì),。
6.作為整體保護(hù)套或兩節(jié)式套管，也可以直接在保護(hù)管上作該材質(zhì)的防腐處理,，分噴涂,、燒結(jié)和套管密封三種形式。
7.適用于在強(qiáng)堿的腐蝕性介質(zhì)中進(jìn)行測(cè)量,，耐溫250℃，固定安裝形勢(shì)也可采用相同PTFE材質(zhì)的固定螺紋,。
8.依據(jù)丈量溫度范圍和側(cè)量對(duì)象,，選擇恰當(dāng)?shù)臒犭娮璧男吞?hào)、規(guī)格以及維護(hù)管資料,。
應(yīng)用通常和顯示儀表,，記錄儀表，電子計(jì)算機(jī)等配套使用,。直接測(cè)量各種生產(chǎn)過程中的0-1300度范圍內(nèi)液體,，蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。
特點(diǎn)
1 熱響應(yīng)時(shí)間少,，減少動(dòng)態(tài)誤差,；
2 可彎曲安裝使用；
3 測(cè)量范圍大,；
4 機(jī)械強(qiáng)度高,，耐壓性能好；
測(cè)溫范圍
安裝需知
1,、壓塊安裝高度必須一致,，通常在層面以上150~200mm處;
2、壓塊焊接要求用三面點(diǎn)焊,，熱偶插入口不要點(diǎn)焊,，側(cè)面點(diǎn)焊要注意別將止動(dòng)螺絲給焊死了;
3、管道壁溫應(yīng)該上下對(duì)稱安裝;
4,、鎧裝熱電偶必須插入到位,，止動(dòng)螺絲緊到位;
5、鎧裝熱電偶引出建議使用小槽盒;
6,、鎧裝熱電偶固定必須使用不銹鋼絲替代;
7,、鎧裝熱電偶與爐墻接口處必須包扎,，然后穿入自制的保護(hù)管引出;
8、為了預(yù)防鍋爐的沉降,，建議使用過渡接線盒,，然后再用補(bǔ)償導(dǎo)線連接至前置器;
9、爐墻與前置器的橋架或者保護(hù)管不應(yīng)是封閉式的,，要預(yù)防高熱流直接進(jìn)前置器而損壞了里面的元件(天津電建就因?yàn)闆]有注意,，造成了前置器的損壞);
10、前置器安裝位置不能過遠(yuǎn),，否則熱偶長(zhǎng)度不夠;
11,、接線應(yīng)該正確，可靠,。