设为首页 加入收藏 联系我们
公司动态
当前位置:首页 > 公司动态 > 热电偶测温过程中温度跳跃问题的分析及处理
热电偶测温过程中温度跳跃问题的分析及处理
点击次数:1969 发布时间:2015-10-19

  热电偶在测温中由于受到测量环境、气氛、使用温度以及绝缘材料和保护管材料的污染等影响,使用一段时间后,其热电性将会发生变化,尤其是在高温、腐蚀性气氛下这种影响更为严重。常见的问题有:①测温仪表示值为零;②测温仪表示值不稳定;③测温仪表示值比实际值偏大或偏小;④热电势变化不灵敏。
本文针对在应用抽气热电偶测量锌精馏炉烟道气体温度过程中温度跳跃问题进行了分析和处理。
1、测试方案及测试器材
用抽气热电偶取样的同时进行烟气温度测量。镍铬-镍硅抽气热电偶属于廉金属热电偶,其正极为含铬10%的镍铬合金(KP),负极为含硅3%的镍硅合金(KN),负极亲磁性。热电偶丝直径为0.5mm,长期使用的zui高温度上限为1200℃,短期测温上限为1300℃,热电势比S型热电偶大4~5倍,线性度极好,使用温度范围宽。
热电偶套管采用直径为20mm的钢保护套管,套管与管座采用螺纹连接,这种连接方式能避免焊接加热对热电偶套管组织性能的影响。这种连接方式要求套管与管座的连接必须紧密。若是连接松动,则可能发生泄露,所以在连接时可采取一些密封措施。套管在蒸汽的交变应力作用下剧烈振动易发生断裂,因此在安装时需要对套管施加很大的预紧力。预紧力若是小了,达不到连接的稳定性;而预紧力过大,会使套管承受过大的扭矩,从而在应力集中部位,也就是变截面处发生开裂。
2、温度跳跃问题分析及处理方案
测温过程中,发现热电偶热电动势极不稳定,温度在-500℃至500℃之间跳跃,而实际烟气温度在300℃左右,经过分析,可能存在的原因如下:
1)热电偶接线柱和热电极接触不良。
2)仪表连接处不牢固。测量回路中存在断续短路、接地、似断非断、焊接不良现象。
3)热电偶因安装不牢而发生摆动或外部的振动使得测量值不稳定。
4)热电偶的接线盒内部有导电液体、潮湿粉尘、金属液体。接线盒是供热电偶和补偿导线连接用的,它的出线孔和盖子都用垫圈加以密封,以防止污物落入而影响接线的可靠性。当其有污染物时必须认真清洗热电偶接线盒内部并在干燥箱内烘干后使用。
5)热电极在使用中被氧化,高温下晶粒会变大,同时受外力作用产生形变应力,环境对热电极的污染和腐蚀,都会影响热电偶的稳定性。
针对上述原因,采取的处理方案如下:
1)检查接线柱和热电极是否接触牢固可靠,接线端子处固定螺丝是否氧化变形或松动,重新固定螺丝和接线柱。
2)用表测试回路电阻,应符合15Ω或规定的要求,同时检查热电偶、补偿导线,排除接地点,焊接或更换新的补偿导线、热电极,拧紧固定螺丝。
3)采取减振措施,将热电偶牢固安装,热电偶插入深度应不小于本身保护套管直径的10倍。对金属保护管热电偶,插入深度应为直径的15~20倍;对非金属保护管热电偶,插入深度应为直径的10~15倍。
4)检查热电偶接线盒,认真清洗并烘干。检验后安装热电偶,测量温度时仍然出现温度跳跃的情况,经分析可能由于工作人员的疏忽大意,使热电偶与补偿导线和测温仪表之间出现人为故障也能引起温度不稳定,具体原因处理方案如下:
1)补偿导线与热电偶配置不当。
2)热电偶与测温仪表分度号不一致。
3)将补偿导线接错。热电偶的两根补偿导线如果接反了就会出现温度跳负数的情况,此时仪表就不可能反映真实的温度。补偿导线相当于一支在一定温度范围内(0~100℃)的热电偶,故它的电流也是由正极经参考端流向负极,所以在热电偶连接时,补偿导线的正、负极应与热电偶的正、负极相对应。当正、负极连接相反时不但不能起到补偿作用,反而会抵消热电偶的一部分热电势,使仪表的指示温度偏低;同时,各种补偿导线只能与相应型号的热电偶配用,即各种热电偶和所配套使用的补偿导线在规定温度范围内必须一致。
4)测量回路接地,串入附加地电势。检查接地点,并加以处理。再次检验后发现测温时所使用的电源串入了附加地电势,重新安装热电偶后,测温仪表显示正常。
3串入附加地电势导致温度跳跃的原因经分析知,热电动势由两部分电动势组成,一部分是两种导体的接触电动势,另一部分是单一导体的温差电动势。
1)接触电动势。当A和B两种不同材料的均质导体接触时,由于两者内部单位体积的自由电子数目不同(即电子密度不同),电子在两个方向上扩散的速率就不同。现假设导体A的自由电子密度大于导体B的自由电子密度,则导体A扩散到导体B的电子数要比导体B扩散到导体A的电子数多,所以导体A失去电子带正电荷,导体B得到电子带负电荷,于是,在A,B两导体的接触界面上便形成一个由A到B的电场。该电场的方向与扩散进行的方向相反,它将引起反方向的电子转移,阻碍扩散作用的继续进行;当扩散力与电场力的作用互相平衡时,便处于一种动态平衡状态。在这种状态下,A与B两导体的接触处就产生了电位差,称为接触电动势。用eAB(t)表示。
2)温差电动势。对于导体A或B,将其两端分别置于不同的温度场t,t0中(t>t0)。在导体内部,热端的自由电子具有较大的动能,向冷端移动,从而使热端失去电子带正电荷,冷端得到电子带负电荷,这样,导体两端便产生了一个由热端指向冷端的静电场。
该电场阻止电子从热端继续跑到冷端并使电子反方向移动,zui后也达到了动态平衡状态。这样,导体两端便产生了电位差,将该电位差称为温差电动势,用eA(t,t0)表示。热电偶回路图如图1所示。

3)回路总电动势。导体A和B首尾相接组成回路,如果导体A的电子密度大于导体B的电子密度,且两接点的温度不相等,则在热电偶回路中存在着四个电势,即两个接触电动势和两个温差电动势。热电偶同路的总电动为EAB(t,t0)=eAB(t)-eA(t,t0)+eB(t,t0)-eAB(t0)
实践证明,在热电偶回路中同种材料温差电动势只占极小部分,且它们正负抵消一部分,因此可以忽略不计,故式(1)可以简化成式(2):EAB(t,t0)=eAB(t)-eAB(t0)(2)式(2)表明,热电偶产生的热电动势只随热端(测量端)温度的变化而变化,即一定的热电动势对应着一定的温度。我们通过测量热电动势的方法就达到了测温的目的。当回路接地、串入附加地电势以后,则eAB(t)可能等于零或者小于eAB(t0),这样EAB(t,t0)将出现负数,并且极不稳定。
导致热电偶在测温过程中出现温度跳跃问题的原因有很多,本文对其可能产生故障的原因逐一排查并提出解决方案,重点分析了热电偶在串入附加地电势后导致温度跳跃的原因。在使用抽气热电偶测温时,由于电源串入了附加地电势,从而导致回路总电势为负数,使得仪表显示为负数,并且极不稳定。通过对这一问题的分析和处理,尽可能地解决在使用热电偶进行实际工程测量中碰到的一些问题,这对于有效提高检测水平、检测质量、检测效率和降低检测成本具有一定的实际意义。

高温防腐热电偶  隔爆热电偶 铠装热电偶 耐磨热电偶

手机:
18915183688
电话:
0517-83303550
点击这里给我发消息
 

仪表网

推荐收藏该企业网站