- 產(chǎn)品介紹
- 測溫條件
- 主要特點
- 結(jié)構(gòu)要求
- 工作原理
- 安裝方法
- 測量方法
- 主要分類
- 常見故障分析及處理
- 產(chǎn)品圖片
熱電偶(thermocouple)是溫度測量儀表中常用的測溫元件,它直接測量溫度,并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號,通過電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同,但是它們的基本結(jié)構(gòu)卻大致相同,通常由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成,通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調(diào)節(jié)器配套使用。
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,溫度是需要測量和控制的重要參數(shù)之一。在溫度測量中,熱電偶的應(yīng)用極為廣泛,它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、測量范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號便于遠傳等許多優(yōu)點。另外,由于熱電偶是一種無源傳感器,測量時不需外加電源,使用十分方便,所以常被用作測量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。
是一種感溫元件,是一種一次儀表,熱電偶直接丈量溫度。由2種不同成分材質(zhì)的導(dǎo)體組成的閉合回路,由于材質(zhì)不同,不同的電子密度產(chǎn)生電子擴散,穩(wěn)定均衡后就產(chǎn)生 了電勢。當(dāng)兩端存在梯度溫度時,回路中就會有電流產(chǎn)生,產(chǎn)生熱電動勢,溫度差越大,電流就會越大。測得熱電動勢之后即可曉得溫度值。熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器,可將熱能轉(zhuǎn)換成電能。
熱電偶的技術(shù)優(yōu)勢:熱電偶測溫范圍寬,性能比擬穩(wěn)定;丈量精度高,熱電偶與被測對象直接接觸,不受中間介質(zhì)的影響;熱響應(yīng)時間快,熱電偶對溫度變化反響靈活;丈量范圍 大,熱電偶從-40~+ 1600℃ 均可連續(xù)測溫;熱電偶性能牢靠, 機械強度好。運用壽命長,裝置便當(dāng)。
電偶必需是由兩種性質(zhì)不同但契合一定要求的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)材料構(gòu)成回路。熱電偶丈量端和參考端之間必需有溫差。將兩種不同資料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來,構(gòu)成一個閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因此在回路中構(gòu)成一個大小的電流,這 種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是應(yīng)用這一效應(yīng)來工作的。
- 裝配簡單,更換方便;
- 壓簧式感溫元件,抗震性能好;
- 測量精度高;
- 測量范圍大(-200℃~1300℃,特殊情況下-270℃~2800℃);
- 熱響應(yīng)時間快;
- 機械強度高,耐壓性能好;
- 耐高溫可達2800度;
- 使用壽命長。
熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作,對它的結(jié)構(gòu)要求如下:
- 組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固;
- 兩個熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣,以防短路;
- 補償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠;
- 保護套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。
兩種不同成份的導(dǎo)體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成回路,當(dāng)兩個接合點的溫度不同時,在回路中就會產(chǎn)生電動勢,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng),而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的,其中,直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(也稱為測量端),另一端叫做冷端(也稱為補償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。
熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器,它將熱能轉(zhuǎn)換為電能,用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度,對于熱電偶的熱電勢,應(yīng)注意如下幾個問題:
- 熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差,而不是熱電偶冷端與工作端,兩端溫度差的函數(shù);
- 熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小,當(dāng)熱電偶的材料是均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關(guān),只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān);
- 當(dāng)熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后,熱電偶熱電勢的大小,只與熱電偶的溫度差有關(guān);若熱電偶冷端的溫度保持一定,這進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來,構(gòu)成一個閉合回路,如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。
在生產(chǎn)中由于被測對象不同,環(huán)境條件不同,測量要求不同,和熱電阻的安裝方法及采取的措施也不同,需要考慮的問題比較多,但原則上可以從測溫的準確性、安全性、維修方便三個方面來考慮。
為避免測溫元件損壞,應(yīng)保證其有足夠的機械強度,為保護感溫元件不受磨損應(yīng)加保護屏或保護管等,為確保安全、可靠,測溫元件的安裝方法應(yīng)視具體情況(如待測介質(zhì)的溫度、壓力、測溫元件的長度及其安裝位置、形式等)而定。下面僅舉幾例以引起注意:
凡安裝承受壓力的測溫元件,都必須保證其密封性。高溫下工作的熱電偶,為防止保護管在高溫下產(chǎn)生變形,一般應(yīng)垂直安裝,若必須水平安裝則不宜過長,并用支架保護熱電偶。若測溫元件安裝于介質(zhì)流速較大的管道中,則其應(yīng)傾斜安裝。為防止測溫元件受到過大的沖蝕,安裝在管道的彎曲處。當(dāng)介質(zhì)壓力超過10MPa時,必須在測量元件上加保護外套。熱電偶/熱電阻的安裝部位還應(yīng)考慮其拆裝、維修、校驗的足夠空間和場地,具有較長保護管的熱電偶、熱電阻應(yīng)能方便地拆裝。
熱響應(yīng)時間比較復(fù)雜,不同的試驗條件會有不同的測量結(jié)果,這是因為它受熱電偶與周圍介質(zhì)的換熱率影響,換熱率高,則熱響應(yīng)時間就短。為了使熱電偶產(chǎn)品的熱響應(yīng) 時間具有可比性,國家標準規(guī)定:熱響應(yīng)時間應(yīng)在專用水流試驗裝置上進行。該裝置的水流速度應(yīng)保持0.4±0.05m/s,初始溫度在5-45℃的范圍內(nèi),溫度階躍值為40-50℃。在試驗 過程中,水的溫度變化應(yīng)不大于溫度階躍值的±1%。被試熱電偶的置入深度為150mm或設(shè)計的置入深度(選其中較小值并在試驗報告中注明)。
由于該裝置比較復(fù)雜,目前只有極少數(shù)單位有這套設(shè)備,故國家標準中規(guī)定允許生產(chǎn)廠與用戶協(xié)商,可采用其他試驗方法,但所給數(shù)據(jù)必須注明試驗條件。由于B型熱電偶在室溫附近熱電勢很小,熱響應(yīng)時間不容易測出,因此國家標準規(guī)定可采用同規(guī)格的S型熱電偶的熱電極組件替換其自身的熱電極組件,然后進行試驗。
試驗時應(yīng)記錄 熱電偶 的輸出變化至相當(dāng)于溫度階躍變化50%的時間T0.5,必要時可記錄變化10%的熱響應(yīng)時間T0.1和變化90%的熱響應(yīng)時間T0.9。所記錄的熱響應(yīng)時間,應(yīng)是同一 試驗至少三次測試結(jié)果的平均值,每次測量結(jié)果對于平均值的偏離應(yīng)在±10%以內(nèi)。此外,形成溫度階躍變化所需的時間不應(yīng)超過被測試 熱電偶 的T0.5的十分之一。記錄儀器或儀 表的響應(yīng)時間不應(yīng)超過被試熱電偶的T0.5的十分之一。
1、按固定裝置型式分類;
熱電偶作為主要測溫手段,用途十分廣泛,因而對固定裝置和技術(shù)性能有多種要求,因此熱電偶的固定裝置分為六種:無固定裝置式、螺紋式、固定法蘭式、活動法蘭式、活動法蘭角尺形式、錐形保護管式六種。
2、按裝配及結(jié)構(gòu)方式分類;
根據(jù)熱電偶的性能結(jié)構(gòu)方式可分為:可拆卸式熱電偶、隔爆式熱電偶、鎧裝熱電偶和壓彈簧固定式熱電偶等特殊用途的熱電偶。
| 故障現(xiàn)象 | 可能原因 | 處理方法 |
| 熱電勢比實際值?。@示儀表指示值偏低) | 熱電極短路 | 如潮濕所致,則進行干燥;如絕緣子損壞,則更換絕緣子 |
| 熱電偶的接線柱處積灰,造成短路 | 清掃積灰 | |
| 補償導(dǎo)線線間短路 | 找出短路點,加強絕緣或更換補償導(dǎo)線 | |
| 熱電偶熱電極變質(zhì) | 在長度允許的發(fā)問下,剪去變質(zhì)段重新焊接,或更換新熱電偶 | |
| 補償導(dǎo)線與熱電偶極性接反 | 重新接正確 | |
| 補償導(dǎo)線與熱電偶不配套 | 更換相配套的補償導(dǎo)線 | |
| 熱電偶安裝位置不錄或插入深度不符合要求 | 重新按規(guī)定安裝 | |
| 熱電偶冷端溫度補償不符合要求 | 調(diào)整冷端補償器 | |
| 熱電偶與顯示儀表不配套 | 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) | 顯示儀表與熱電偶不配套 | 更換熱電偶使之相配套 |
| 熱電偶與補償導(dǎo)線不配套 | 更換補償導(dǎo)線使之相配套 | |
| 有直流干擾信號進入 | 排除直流干擾 | |
| 熱電勢輸出不穩(wěn)定 | 熱電偶接線柱與熱電極接觸不良 | 將接線柱螺絲擰緊 |
| 熱電偶測量線路絕緣破損,引起斷續(xù)短路或接地 | 找出故障點,修復(fù)絕緣 | |
| 熱電偶安裝不牢或外部震動 | 緊固熱電偶,消除震動或采取減震措施 | |
| 熱電極將斷未斷 | 修復(fù)或更換熱電偶 | |
| 外界干擾(交流漏電,電磁場感應(yīng)等) | 查出干擾源,采用屏蔽措施 | |
| 熱電偶熱電勢誤差大 | 熱電極變質(zhì) | 更換熱電極 |
| 熱電偶安裝位置不當(dāng) | 改變安裝位置 | |
| 保護管表面積灰 | 清除積灰 |





















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