1、热电偶热电阻
1)热电偶、热电阻的测温原理:
热电偶测温原理:将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路。当导体A和B的两个接点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一定大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。热电偶的一端将A、B两种导体焊在一起,置于温度为t的被测介质中,称为工作端;另一端称为自由端,放在温度为t0的恒定温度下。当工作端的被测介质温度发生变化时,热电势随之发生变化,将热电势送入显示仪表进行显示或记录,或送入微机进行处理,即可获得温度值。
热电阻测温原理:热电阻是以铂丝或铜丝制成的测温元件,它是利用金属的电阻值随温度变化而变化的特性来测量温度的。按国家规定,从1988年起,采用IEC标准分度,即用Pt100、Pt10、Cu50、Cu100等。
2)热电偶、热电阻的结构(如下图):
(热电偶结构图)
普通型热电偶
普通型热电偶按其安装时的连接型式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰连接、无固定装置等多种形式。虽然它们的结构和外形不尽相同,但其基本组成部分大致是一样的。通常都是由热电极、绝缘材料、保护套管和接线盒等主要部分组成。
铠装热电偶
铠装热电偶是由热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成的坚实组合体。它可以做得很细、很长,在使用中可以随测量需要任意弯曲。套管材料般为铜、不锈钢或镍基高温合金等。热电极与套管之间填满了绝缘材料的粉末,常用的绝缘材料有氧化镁、氧化铝等。铠装热电偶的主要特点是测量端热容量小,动态响应快;机械强度高;挠性好,可安装在结构复杂的装置上,因此已被广泛用在许多工业部门中。
(热电阻结构图)
普通型热电阻
普通型热电阻按其安装时的连接型式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰连接、无固定装置等多种形式。虽然它们的结构和外形不尽相同,但其基本组成部分大致是一样的。通常都是由热电阻芯、保护套管、绝缘材料和接线盒等主要部分组成。
铠装热电阻
铠装热电阻是由热电阻丝、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成的坚实组合体。它可以做得很细、很长,在使用中可以随测量需要任意弯曲。套管材料般为不锈钢或镍基高温合金等。热电阻芯与套管之间填满了绝缘材料,常用的绝缘材料有氧化镁、氧化铝等。铠装热电阻的主要特点是测量端热容量小,动态响应快;机械强度高;挠性好,可安装在结构复杂的装置上,因此已被广泛用在许多工业部门中。
3)检查项目与质量要求
保护套管不应有弯曲、压偏、扭斜、裂纹、沙眼、磨损和显著腐蚀等缺陷,套管上的固定螺丝应光洁完整、无滑牙或卷牙现象;其插入深度、插入方向和安装位置及方式均应符合相应测点的技术要求,并随被测系统做1.25倍工作压力的严密性试验时,5min内应无泄漏。
保护套管内不应有杂质,元件应能顺利地从中取出和插入,其插入深度应符合保护套管深度的要求;感温件绝缘瓷套管的内孔应光滑,接线盒、螺丝、盖板等应完整,铭牌标志应清楚,各部分装配应牢固可靠。
热电偶测量端的焊接要牢固,呈球状,表面光滑,无气孔等缺陷;铂铑-铂等贵金属热电偶电极,不应有任何可见损伤,清洗后不应有色斑或发黑现象;镍铬-镍硅等热电偶电极不应有严重的腐蚀、明显的缩径和机械损伤等缺陷。
铠装热电偶的外观应无明显的压痕、过度变形。
热电阻的骨架不得破裂,无显著的弯曲现象,热电阻不得短路或断路。
2、普通热电偶
1)技术标准
热电偶的测量范围及精度
热电偶类别 | 分度号
| 允 差 等 级 | |||||
Ⅰ | Ⅱ
| Ⅲ
| |||||
允差值(±) | 测温范围 | 允差值(±) | 测温范围 | 允差值(±) | 测温范围 | ||
镍铬-镍硅 (镍铝)
| 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为被测温度的值(℃);测温范围是指热偶丝,不包括保护套管。
2)检查校验
检查
外观检查:热电偶得热接点应焊接牢固,表面光滑、无气孔、无明显的缺损及裂纹,焊接的形状应符合图2-2-1A、B、C的要求,焊点直径不超过热电偶丝直径的两倍,热电偶的瓷管、绝缘层、保护套管、接线座、垫片及头盖应完好无缺。
对于使用中的热电偶应定期检查其热电特性,检定周期一般为3~5年。重要的及特殊使用的场合,按实际需要定期检查。
保护套管一般4~5年检查一次,对于安装在腐蚀剂磨损严重部位的保护套管,停工检修期间均应检查。使用于2.5MPa以下的保护管应能承受1.5倍的工作压力而无渗漏,用于高压容器的热电偶保护套管使用前应经探伤或拍片检查,达到二级合格标准。
校验方法
将标准热电偶置于不锈钢柱的中心孔,而被校热电偶分布在其周围的小孔内,以取得均匀的温度场。不锈钢柱应置于电炉的中心,炉孔的两端用石棉或玻璃棉封住。铂铑-铂热电偶应用-端封的石英管或瓷管作保护,以免铂铑-铂热电偶被污染变质而降低精度。
冷端恒温槽中应放适量的冰水混合物,各热电偶的冷端集中成束,插入恒温槽中玻璃试管中,深入水中部分不小于100mm,同时用0.1或0.2分度的水银温度计观察冷端温度。
恒温从300℃开始校验(以铂铑-铂热电偶为例),直到zui高工作温度为止。校验点必须包括常用工作温度,至少校验3点,若使用温度在300℃以下时应增加一个100℃检定点。当电炉温度达到校验点温度±3℃范围中任一稳定值时开始测量热电势,先测量标准热电偶,然后测量被校热电偶。需要时再复制测,相邻两次测量温度变化值≤0.3℃,记录这两次测量值,取其平均值为zui后结果。
冷端温度0℃值时,同时应读取冷端温度t´0,用以校正。
3)使用和维护
按照被测介质的特性及操作条件,选用合适材质、厚度及结构的保护套管和垫片。
热电偶安装的地点、深度、方向和接线应符合测量技术的要求,并便于维修检查。
在使用热电偶补偿导线时,必须注意型号相配、极性正确,热电偶与补偿导线接头处的环境温度zui高不应超过100℃。
使用于0℃以下的热电偶,应在其接线座下灌蜡密封,使其与外界隔绝。
热电偶使用前,必须经过一定的技术检验,确认合格后方可使用。
4)检修
热电偶得保护套管如有损坏,可按原结构要求进行修理或更换。
热电偶得电极修理
3、耐磨热电偶
1)概述
耐磨热电偶采用一种特殊、复合型耐磨结构,特别适用于高速气流、含固体颗粒的流体,可在高压恶劣条件用于温度测量与控制,其耐磨性能及使用寿命比目前国内常用的普通热电偶提高3-4倍。
2)技术标准
热电偶时间常数根据热惰性级别的不同,分为90~180s、30~90s、10~30s和<10s等几种。绝缘电阻:在空气温度为15~35℃和相对湿度<80%的情况下,热电偶与其保护套管之间的绝缘电阻应不小于5ΜΩ(100V)(接地型除外)。
3)检查与校验
对于使用中的耐磨热电偶应定期检查其热电特性,检定周期一般为1年或一个装置检修周期。重要的及特殊使用的场合,按实际需要定期检查。
耐磨热电偶保护套管一般1年或一个装置检修周期检查一次,对于安装在腐蚀及磨损严重地方的保护套管,停工检修期间均应检查。使用于2.5MPa以下的保护管应能承受1.5倍的工作压力而无渗漏。用于高压容器的热电偶保护套管使用前应经探伤或拍片检查,达到二级合格标准。
校验、使用和维护、检修同上
4、双金属温度计
1)检查与校验
安装螺纹光洁无损。
其余外观检查应满足要求。
2)调校项目
校准点不得少于5点,有0℃刻度的温度计校准点应包括0℃。
校准过程中,指针应平稳移动,不应有明显的跳动和停滞现象。
温度计示值基本误差应不大于仪表的允许误差。
温度计回程误差应不大于允许误差。
温度计的重复性误差应不大于允许误差值的1/2。
5、常见温度仪表故障
故障现象 | 可能原因 | 处理方法 |
热电势比实际值小(显示仪表指示值偏低) | 1.热电极短路 2.热电偶的接线柱处积灰,造成短路。 3.补偿导线线间短路. 4.热电偶电极变质。 5.补偿导线与热电偶极性接反。 6补偿导线与热电偶不配套。 7.热电偶安装位置不当或插入深度不符合要求。 8.热电偶冷端温度补偿不符合要求。 9.热电偶与显示仪表不配套。 | 1.找出原因,如因潮湿所致,则需进行干燥;如因绝缘子损坏所致,则需更换绝缘子 2.清扫积灰。 3.找出短路点,加强绝缘或更换补偿导线。 4.在长度允许的情况下,剪去变质段重新焊接,或更换新热偶。 5.重新接正确。 6.更换相配套的补偿导线。 7.重新按规定安装。 8.调整冷端补偿器。 9.更换热电偶或显示仪表使之相配套。 |
热电势比实际值大(显示仪表指示值偏高) | 1.热电偶与显示仪表不配套。 2.补偿导线与热电偶不配套。 3.有直流干扰信号进入。 | 1.更换热电偶或显示仪表使之相配套。 2.更换相配套的补偿导线。 3.排除直流干扰。 |
热电势输出不稳定 | 1.热电偶接线柱与热电极接触不良。 2.热电偶测量线绝缘损坏,引起短路或接地。 3.热电偶安装不牢或外部振动。 4.热电极将断未断。 5.外界干扰(交流漏电,电磁场感应等). | 1.将接线柱螺丝拧紧。 2.找出故障点,修复绝缘。 3.紧固热电偶,消除震动或采取减震措施。 4.修复或更换热电偶。 5.查出干扰源,采取屏蔽措施。 |
热电偶热电势误差大 | 1.热电极变质。 2.热电偶安装位置不当。 3.保护管表面积灰。
| 1.更换热电极。 2.改变安装位置。 3.清除积灰。
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