1、熱電偶熱電阻
1)熱電偶、熱電阻的測溫原理:
熱電偶測溫原理:將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來,構成一個閉合回路。當導體A和B的兩個接點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產生電動勢,因而在回路中形成一定大小的電流,這種現象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。熱電偶的一端將A、B兩種導體焊在一起,置于溫度為t的被測介質中,稱為工作端;另一端稱為自由端,放在溫度為t0的恒定溫度下。當工作端的被測介質溫度發生變化時,熱電勢隨之發生變化,將熱電勢送入顯示儀表進行顯示或記錄,或送入微機進行處理,即可獲得溫度值。
熱電阻測溫原理:熱電阻是以鉑絲或銅絲制成的測溫元件,它是利用金屬的電阻值隨溫度變化而變化的特性來測量溫度的。按國家規定,從1988年起,采用IEC標準分度,即用Pt100、Pt10、Cu50、Cu100等。
2)熱電偶、熱電阻的結構(如下圖):
(熱電偶結構圖)
普通型熱電偶
普通型熱電偶按其安裝時的連接型式可分為固定螺紋連接、固定法蘭連接、活動法蘭連接、無固定裝置等多種形式。雖然它們的結構和外形不盡相同,但其基本組成部分大致是一樣的。通常都是由熱電極、絕緣材料、保護套管和接線盒等主要部分組成。
鎧裝熱電偶
鎧裝熱電偶是由熱電偶絲、絕緣材料和金屬套管三者經拉伸加工而成的堅實組合體。它可以做得很細、很長,在使用中可以隨測量需要任意彎曲。套管材料般為銅、不銹鋼或鎳基高溫合金等。熱電極與套管之間填滿了絕緣材料的粉末,常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。鎧裝熱電偶的主要特點是測量端熱容量小,動態響應快;機械強度高;撓性好,可安裝在結構復雜的裝置上,因此已被廣泛用在許多工業部門中。
(熱電阻結構圖)
普通型熱電阻
普通型熱電阻按其安裝時的連接型式可分為固定螺紋連接、固定法蘭連接、活動法蘭連接、無固定裝置等多種形式。雖然它們的結構和外形不盡相同,但其基本組成部分大致是一樣的。通常都是由熱電阻芯、保護套管、絕緣材料和接線盒等主要部分組成。
鎧裝熱電阻
鎧裝熱電阻是由熱電阻絲、絕緣材料和金屬套管三者經拉伸加工而成的堅實組合體。它可以做得很細、很長,在使用中可以隨測量需要任意彎曲。套管材料般為不銹鋼或鎳基高溫合金等。熱電阻芯與套管之間填滿了絕緣材料,常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。鎧裝熱電阻的主要特點是測量端熱容量小,動態響應快;機械強度高;撓性好,可安裝在結構復雜的裝置上,因此已被廣泛用在許多工業部門中。
3)檢查項目與質量要求
保護套管不應有彎曲、壓偏、扭斜、裂紋、沙眼、磨損和顯著腐蝕等缺陷,套管上的固定螺絲應光潔完整、無滑牙或卷牙現象;其插入深度、插入方向和安裝位置及方式均應符合相應測點的技術要求,并隨被測系統做1.25倍工作壓力的嚴密性試驗時,5min內應無泄漏。
保護套管內不應有雜質,元件應能順利地從中取出和插入,其插入深度應符合保護套管深度的要求;感溫件絕緣瓷套管的內孔應光滑,接線盒、螺絲、蓋板等應完整,銘牌標志應清楚,各部分裝配應牢固可靠。
熱電偶測量端的焊接要牢固,呈球狀,表面光滑,無氣孔等缺陷;鉑銠-鉑等貴金屬熱電偶電極,不應有任何可見損傷,清洗后不應有色斑或發黑現象;鎳鉻-鎳硅等熱電偶電極不應有嚴重的腐蝕、明顯的縮徑和機械損傷等缺陷。
鎧裝熱電偶的外觀應無明顯的壓痕、過度變形。
熱電阻的骨架不得破裂,無顯著的彎曲現象,熱電阻不得短路或斷路。
2、普通熱電偶
1)技術標準
熱電偶的測量范圍及精度
熱電偶類別 | 分度號
| 允 差 等 級 | |||||
Ⅰ | Ⅱ
| Ⅲ
| |||||
允差值(±) | 測溫范圍 | 允差值(±) | 測溫范圍 | 允差值(±) | 測溫范圍 | ||
鎳鉻-鎳硅 (鎳鋁)
| K
| 1.5℃ 或0.4%t | -40~1000℃ | 2.5℃ 或 0.75%t | -40~1200℃ | 2.5℃ 或 1.5%t | -200~40℃
|
注:表中t為被測溫度的值(℃);測溫范圍是指熱偶絲,不包括保護套管。
2)檢查校驗
檢查
外觀檢查:熱電偶得熱接點應焊接牢固,表面光滑、無氣孔、無明顯的缺損及裂紋,焊接的形狀應符合圖2-2-1A、B、C的要求,焊點直徑不超過熱電偶絲直徑的兩倍,熱電偶的瓷管、絕緣層、保護套管、接線座、墊片及頭蓋應完好無缺。
對于使用中的熱電偶應定期檢查其熱電特性,檢定周期一般為3~5年。重要的及特殊使用的場合,按實際需要定期檢查。
保護套管一般4~5年檢查一次,對于安裝在腐蝕劑磨損嚴重部位的保護套管,停工檢修期間均應檢查。使用于2.5MPa以下的保護管應能承受1.5倍的工作壓力而無滲漏,用于高壓容器的熱電偶保護套管使用前應經探傷或拍片檢查,達到二級合格標準。
校驗方法
將標準熱電偶置于不銹鋼柱的中心孔,而被校熱電偶分布在其周圍的小孔內,以取得均勻的溫度場。不銹鋼柱應置于電爐的中心,爐孔的兩端用石棉或玻璃棉封住。鉑銠-鉑熱電偶應用-端封的石英管或瓷管作保護,以免鉑銠-鉑熱電偶被污染變質而降低精度。
冷端恒溫槽中應放適量的冰水混合物,各熱電偶的冷端集中成束,插入恒溫槽中玻璃試管中,深入水中部分不小于100mm,同時用0.1或0.2分度的水銀溫度計觀察冷端溫度。
恒溫從300℃開始校驗(以鉑銠-鉑熱電偶為例),直到zui高工作溫度為止。校驗點必須包括常用工作溫度,至少校驗3點,若使用溫度在300℃以下時應增加一個100℃檢定點。當電爐溫度達到校驗點溫度±3℃范圍中任一穩定值時開始測量熱電勢,先測量標準熱電偶,然后測量被校熱電偶。需要時再復制測,相鄰兩次測量溫度變化值≤0.3℃,記錄這兩次測量值,取其平均值為zui后結果。
冷端溫度0℃值時,同時應讀取冷端溫度t´0,用以校正。
3)使用和維護
按照被測介質的特性及操作條件,選用合適材質、厚度及結構的保護套管和墊片。
熱電偶安裝的地點、深度、方向和接線應符合測量技術的要求,并便于維修檢查。
在使用熱電偶補償導線時,必須注意型號相配、極性正確,熱電偶與補償導線接頭處的環境溫度zui高不應超過100℃。
使用于0℃以下的熱電偶,應在其接線座下灌蠟密封,使其與外界隔絕。
熱電偶使用前,必須經過一定的技術檢驗,確認合格后方可使用。
4)檢修
熱電偶得保護套管如有損壞,可按原結構要求進行修理或更換。
熱電偶得電極修理
3、耐磨熱電偶
1)概述
耐磨熱電偶采用一種特殊、復合型耐磨結構,特別適用于高速氣流、含固體顆粒的流體,可在高壓惡劣條件用于溫度測量與控制,其耐磨性能及使用壽命比目前國內常用的普通熱電偶提高3-4倍。
2)技術標準
熱電偶時間常數根據熱惰性級別的不同,分為90~180s、30~90s、10~30s和<10s等幾種。絕緣電阻:在空氣溫度為15~35℃和相對濕度<80%的情況下,熱電偶與其保護套管之間的絕緣電阻應不小于5ΜΩ(100V)(接地型除外)。
3)檢查與校驗
對于使用中的耐磨熱電偶應定期檢查其熱電特性,檢定周期一般為1年或一個裝置檢修周期。重要的及特殊使用的場合,按實際需要定期檢查。
耐磨熱電偶保護套管一般1年或一個裝置檢修周期檢查一次,對于安裝在腐蝕及磨損嚴重地方的保護套管,停工檢修期間均應檢查。使用于2.5MPa以下的保護管應能承受1.5倍的工作壓力而無滲漏。用于高壓容器的熱電偶保護套管使用前應經探傷或拍片檢查,達到二級合格標準。
校驗、使用和維護、檢修同上
4、雙金屬溫度計
1)檢查與校驗
安裝螺紋光潔無損。
其余外觀檢查應滿足要求。
2)調校項目
校準點不得少于5點,有0℃刻度的溫度計校準點應包括0℃。
校準過程中,指針應平穩移動,不應有明顯的跳動和停滯現象。
溫度計示值基本誤差應不大于儀表的允許誤差。
溫度計回程誤差應不大于允許誤差。
溫度計的重復性誤差應不大于允許誤差值的1/2。
5、常見溫度儀表故障
故障現象 | 可能原因 | 處理方法 |
熱電勢比實際值小(顯示儀表指示值偏低) | 1.熱電極短路 2.熱電偶的接線柱處積灰,造成短路。 3.補償導線線間短路. 4.熱電偶電極變質。 5.補償導線與熱電偶極性接反。 6補償導線與熱電偶不配套。 7.熱電偶安裝位置不當或插入深度不符合要求。 8.熱電偶冷端溫度補償不符合要求。 9.熱電偶與顯示儀表不配套。 | 1.找出原因,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.清掃積灰。 3.找出短路點,加強絕緣或更換補償導線。 4.在長度允許的情況下,剪去變質段重新焊接,或更換新熱偶。 5.重新接正確。 6.更換相配套的補償導線。 7.重新按規定安裝。 8.調整冷端補償器。 9.更換熱電偶或顯示儀表使之相配套。 |
熱電勢比實際值大(顯示儀表指示值偏高) | 1.熱電偶與顯示儀表不配套。 2.補償導線與熱電偶不配套。 3.有直流干擾信號進入。 | 1.更換熱電偶或顯示儀表使之相配套。 2.更換相配套的補償導線。 3.排除直流干擾。 |
熱電勢輸出不穩定 | 1.熱電偶接線柱與熱電極接觸不良。 2.熱電偶測量線絕緣損壞,引起短路或接地。 3.熱電偶安裝不牢或外部振動。 4.熱電極將斷未斷。 5.外界干擾(交流漏電,電磁場感應等). | 1.將接線柱螺絲擰緊。 2.找出故障點,修復絕緣。 3.緊固熱電偶,消除震動或采取減震措施。 4.修復或更換熱電偶。 5.查出干擾源,采取屏蔽措施。 |
熱電偶熱電勢誤差大 | 1.熱電極變質。 2.熱電偶安裝位置不當。 3.保護管表面積灰。
| 1.更換熱電極。 2.改變安裝位置。 3.清除積灰。
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