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每周學一款儀表:鎧裝熱電偶的特點及注意事項

每周學一款儀表:鎧裝熱電偶的特點及注意事項

作者:jzht    來源:未知    發布時間:2018-06-07 09:11    瀏覽量:

     鎧裝熱電偶作為溫度測量傳感器,用以直接測量或控制各種生產過程中0-1800℃范圍內的流體、蒸汽和氣體介質以及固體表面等的溫度。鎧狀熱電偶具有能彎曲、耐高壓、熱響應時間快和堅固耐用等許多優點,它和工業用裝配式熱電偶一樣,作為測量溫度的傳感器,通常和顯示儀表、記錄儀表和電子調節器配套使用。

 

工作原理
 
 

 

     電偶是用兩種不同成份的導體焊接在一起,兩端溫度不同時,在回路中就會有熱電勢產生,因此勢電偶是通過測量電勢從而測量溫度的一種感溫原件,它是一種變換器,它能將溫度信號轉變為電信號再由顯示儀表顯示出來。

 

     熱電偶測量溫度的基本原理是熱電效應,將兩種不同成份的金屬導體首尾相連接成閉合回路,如兩接點的溫度不等,則在回路中就會產生熱電動勢,形成熱電流,這就是熱電效應。熱電偶就是將兩種不同的金屬材料一端焊接而成,焊接的一端叫做測量端,未焊接的一端叫做參考端,參考端在使用時通常恒定在一定的溫度(如00C)當對測量端加熱時,在接點處有熱電勢產生。如參考端溫度恒定,其熱電勢的大小和方向只與兩種金屬材料的特性和測量端的溫度有關,而與勢電偶的精細和長短無關。當測量端的溫度改變后,勢電勢也隨之改變,并且溫度和熱電勢之間有一固定的函數關系,利用這個關系就可以測量溫度。

 

     鎧裝熱偶電極是兩種不同成份的導體兩端經焊接,形成回路,直接測溫端叫工作端,接線端子端叫冷端,也稱參比端。當工作端和參比端存在溫差時,就會在回路中產生熱電流,接上顯示儀表,儀表上就會指示出熱電偶所產生的熱電動勢的對應溫度值。鎧裝熱電偶的熱電動勢將隨著測量端溫度升高而增長,熱電動勢的大小只和熱電偶導體材質以及兩端溫差有關,和熱電極的長度、直徑無關。鎧裝熱電偶的結構原理是,是由導體、高絕緣氧化鎂、外套不銹鋼保護管,經多次一體拉制而成。鎧裝熱電偶產品主要由接線盒、接線端子和鎧裝熱電偶組成基本結構,并配以各種安裝固定裝置組成。

 

鎧裝熱電偶的特點
 
 

 

     鎧裝熱電偶是由偶絲、絕緣材料和金屬保護套管三者組合加工而成。故其用料省、壽命長、機械性能好、耐振動和沖擊,同時還可耐高壓。鎧裝熱電偶的外徑可以加工得很細,外徑最小可以做到0.25mm,長度可以很長,偶材長度可達百米以上,因此又稱為鎧裝熱電偶電纜。鎧裝熱電偶有很大的可撓性,其時間常數很小,鎧裝熱電偶的熱響應時間為0.5~1s,最小可達毫秒數量級。

 

結構形式及應用場合
 
 

 

     鎧裝熱電偶的測量端根據需要,可制成多種結構形式。常見的有絕緣式、接殼式、露端式。絕緣式,它是將熱電偶絲的測量端單獨焊接后,填以絕緣材料,再將金屬套管端部封死焊牢,即偶絲和金屬保護套管是相互絕緣的。它適用于較惡劣的氣氛,或安裝環境電磁干擾較大的場合,其耐高壓、壽命長,雖然制造困難,價格較高,但仍然得到廣泛的應用,適合與數顯儀、無紙記錄儀等配套測溫。

 

     接殼式,它是將熱電偶絲的測量端與金屬套管接觸并焊在一起,成為一個整體。適用于壓力高、溫度較高、氣氛較壞的場合。其反應速度比絕緣式快,但又比露端式慢。其易受電磁干擾。

 

     露端式,它是將熱電偶絲的測量端露在金屬護套外面。其反應快速,制造簡單,測量端損壞時較易修復,但因氧化鎂外露易吸收潮氣,測量端外漏易受損,使用壽命沒有上述兩種結構形式的長。它一般用于溫度不高,氣氛良好,對偶絲不產生侵蝕的干燥介質。

 

 

鎧裝熱電偶絕緣電阻下降處理方法
 
 

 

     鎧裝熱電偶的絕緣材料為電容氧化鎂,在正常情況下絕緣性能良好,如露端式和絕緣式,偶絲對金屬套管的絕緣電阻一般在500MΩ以上。如果受潮或保管不當等原因,有的鎧裝熱電偶絕緣電阻會小于5MΩ,可把鎧裝熱電偶盤成圈、放入電烘箱中烘烤,數小時后其絕緣電阻都可上升,常能取得滿意的效果。

 

 

鎧裝熱電偶與顯示儀表的配用
 
 

 

     鎧裝熱電偶不宜與動圈表配用。因為鎧裝熱電偶內阻較大,且內阻隨測量端溫度、環境溫度、插入深度等不同而變化。如一支外徑為φ3mm、長度為4.2m、插入深度為4m的鎳鉻-鎳硅鎧裝熱電偶,經實測在20℃時內阻為16.82Ω、在100℃時內阻達27.60Ω。顯然,鎧裝熱電偶的內阻在20℃時就也超過了動圈表規定外接電阻的數值。鎧裝熱電偶適合與數顯溫度表、無紙記錄儀等配用。由于該類儀表輸入阻抗高,所以不用外接電阻,因為外線電阻的變化,比儀表的輸入阻抗小的多,以至可以忽略而不影響儀表的測量精度。

 

鎧裝熱電偶進行多點測溫時注意事項
 
 

 

     合成塔、轉化爐、反應器的溫度測量中,大多是多支熱電偶共用一根保護套管,如用鎧裝熱電偶時應注意下述問題。有的人用細鐵絲不同長度的幾支鎧裝熱電偶捆在一起,再插入保護管內。最好不要捆綁鐵絲,這樣在生產中某支熱電偶損壞或對其有懷疑時,可以很方便的將其抽出檢查、修理或校驗,畢后又再插入使用。為保證每支熱電偶的插入尺寸合乎要求,可在鎧裝熱電偶未插入保護管的部分一起捆綁鐵絲。

 

     防水問題也很重要。多支鎧裝熱電偶插在一根保護管內,防濺接線盒一般都的自制,因此應采用一定措施,防止雨水等滲入保護管內,否則熱電偶指示會不正常,嚴重時由于雨水滲入使熱電偶急劇驟冷而發生爆裂故障。

 

     露端式鎧裝熱電偶因測量端外露,使用中易發生接地現象。特別是多支鎧裝熱電偶共用一根保護管,各支熱電偶插入深度不同,插入淺的熱電偶的測量端易碰著插入深的熱電偶金屬護套,出現接地現象,地電流的存在會對顯示儀表及控制系統造成共模干擾。因此安裝露端式鎧裝熱電偶時,應檢查有無接地現象,以避免儀表受干擾。

 

     接殼式鎧裝熱電偶由于測量端是“接地”的,當兩支熱電偶同一極性相互接錯時,仍有毫伏電勢輸出,而且數值與實際值較接近,它反映的是這兩點的平均溫度。這種假指示又很難發現。因此安裝中應認真檢查接線,以避免熱電偶相互間同極性有接錯現象發生。

 

     最高使用溫度與套管材料、外徑、被測介質狀況、環境條件及熱電偶測量端結構形式有關。故在某些特定的測溫條件下,其使用溫度應相應降低。如鎳鉻-鎳硅熱電偶用GH3030的套管材料,當外徑為φ0.25mm時,其最高溫度只能到250℃。

 

鎧裝熱電偶常見故障及處理

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