熱電偶是一種結構簡單、測量范圍大、精度高、慣性小、穩定性能強的傳感器。是一種廣泛使用的測溫元件,利用補償導線,可用于遠距離測量和集中檢測。
熱電偶的材料一般有鉑銠 30- 鉑銠 6,分度號為 B(0-1800℃)、鉑銠 10—鉑,分度號為 S(0—1700℃)、鎳鉻 - 鎳硅,分度號為 K(0—1100℃)、鎳鉻—康銅,分度號為 E(0—1000℃)。這些熱電偶的結構主要由接線盒、保護管和熱電極等貴重金屬組成。
2、熱電偶的工作原理
熱電偶傳感器是利用“熱電效應”制成的,利用兩種不同材料的導體組成閉合回路(如圖 1 所示)。當閉合回路的兩個點(熱電偶的工作端和自由端)分別處于不同溫度場時,回路中將會產生“電動勢”,該電動勢只與熱電極的材料及工作端和自由端的溫度有關,與長度和直徑無關。所以,當熱電偶中接入第三種導體,只要第三種導體的兩接點的溫度相同,則回路中總的熱電勢不變。利用這種特征。可以方便的在回路中直接接入各種類型的顯示儀表或調節器。由于熱電偶的這個特點,熱電偶在工業生產中得到了廣泛應用。
3、熱電偶在實際使用中應注意的問題
(1)熱電偶的插入深度應在爐子中部。
(2)熱電偶的冷熱補償導線應遠離電磁場。
(3)熱電偶保護管應可靠接地。因為當電爐通電時,如果接地不可靠,由于高溫下耐火材料是導電的,會把高壓引入測量回路,燒毀測量系統。
4、工業熱電偶的修復和利用
熱電偶是一種高值易耗品, 有很高的回收價值和利用價值。現就工廠使用較多的兩種熱電偶 K 型和 S 型進行探討。由于大多數燒壞的熱電偶為熱端燒毀,這時可把冷熱端進行對調。同時,K 型熱電偶可用氣焊加助焊劑焊接,S 型熱電偶可用電焊機把焊接端擰在一起電焊,經過焊接的熱電偶還要經過回火處理,消除焊接點的內應力。
5、回火處理方法
(1)S 型熱電偶可用電流法處理:用一個 220V,500W 調壓器進行回火。該調壓器的次級接熱電偶的兩個電極,慢慢加電流,當發現熱電偶發紅變軟時,即可斷電停止加熱,等自然冷卻后,退火完成。
(2)K 型熱電偶在中溫爐中加熱到 850℃,隨爐冷卻即可。退火后的熱電偶還要用無水乙醇清洗,清洗后的熱電偶經檢測大多數都能合格,不合格的熱電偶重新剪切焊接后,再經退火清洗便能合格。
6、補償導線的使用
6.1 冷端溫度補償的必要性
由于熱電偶使用時冷端一般要高于 0℃,而工業上常用的各種熱電偶的分度表(T - mv 對照表)均在冷端為 0℃情況下得到的,與它配套使用的儀表也是根據這一關系制定的。所以,此時測溫儀表示值必然偏小,因此要對其進行溫度補償。采用補償導線之后,便可將熱電偶的冷端從溫度高、不穩定的地方,延伸到溫度較低、比較穩定的地方。
6.2 補償方法:利用補償導線延伸冷端
由熱電偶測溫原理知,只有 t0 =常數時,熱電勢才是溫度的單值函數,但實際工作中,由于熱電偶冷端常數靠近設備或管道,故冷端溫度要受到環境溫度的影響,因此冷端溫度很難恒定。為了保證測量精度,可用補償導線延長熱電偶,使其自由端處在比較穩定的地方,即 t0 為常數,此時 E 便與 T 成單值函數。
6.3 補償導線存在的問題
實際上補償導線就是一只低溫熱電偶,其溫度在 0~100℃的范圍內。在實際使用中熱電偶和二次儀表都有規定檢定周期,由于補償導線的特殊性送檢其少,對補償導線的質量重視不夠。
補償導線帶來的誤差是是隨熱電偶的冷端和儀表端而變化的,zui大誤差有十幾度,對于有色金屬冶煉和熱處理影響較大。建議在設備安裝時和更換對應的補償導線時進行校驗。
表面熱電偶 n型熱電偶 高溫熱電偶 多點熱電偶