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鎧裝熱電偶原理介紹
鎧裝熱電偶原理介紹
鎧裝熱電偶作為溫度測量傳感器，通常與溫度變送器、調(diào)節(jié)器及顯示儀表等配套使用，組成過程控制系統(tǒng)，用以直接測量或控制各種生產(chǎn)過程中0-1800℃范圍內(nèi)的流體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面等溫度。
鎧狀熱電偶具有能彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時間快和堅固耐用等許多優(yōu)點(diǎn)，它和工業(yè)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(diào)節(jié)器配套使用。
簡介鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶具有能彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時間快和堅固耐用等許多優(yōu)點(diǎn)，它和工業(yè)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(diào)節(jié)器配套使用，同時，亦可以作為裝配式熱電偶的感溫元件。它可以直接測量各種生產(chǎn)過程中從0℃~800℃范圍內(nèi)的液體、蒸汽和其氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度。與裝配式熱電偶相比，鎧裝熱電偶具有可彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時間短和堅固耐用等優(yōu)點(diǎn)。
工作原理是兩種不同成份的導(dǎo)體兩端經(jīng)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(dāng)工作端和參比端存在溫差時，就會在回路中產(chǎn)生熱電流，接上顯示儀表，儀表上就會指示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢的對應(yīng)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(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫差有關(guān)，和熱電極的長度、直徑無關(guān)。鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)原理是，是由導(dǎo)體、高絕緣氧化鎂、外套1Cr18Ni9Ti不銹鋼保護(hù)管，經(jīng)多次一體拉制而成。鎧裝熱電偶產(chǎn)品主要由接線盒、接線端子和鎧裝熱電偶組成基本結(jié)構(gòu)，并配以各種安裝固定裝置組成。
特點(diǎn)鎧裝熱電偶是溫度測量中應(yīng)用廣泛的溫度器件，他的主要特點(diǎn)就是測溫范圍寬，性能比較穩(wěn)定，同時結(jié)構(gòu)簡單，動態(tài)響應(yīng)好，更能夠遠(yuǎn)傳4-20mA電信號，便于自動控制和集中控制。
熱電偶的測溫原理是基于熱電效應(yīng)。將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，當(dāng)兩個接點(diǎn)處的溫度不同時，回路中將產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，又稱為塞貝克效應(yīng)。
閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢有兩種電勢組成；溫差電勢和接觸電勢。溫差電勢是指同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢，不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度，所以他們產(chǎn)生的電勢也不相同，而接觸電勢顧名思義就是指兩種不同的導(dǎo)體相接觸時，因?yàn)樗麄兊碾娮用芏炔煌援a(chǎn)生一定的電子擴(kuò)散，當(dāng)他們達(dá)到一定的平衡后所形成的電勢，接觸電勢的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)以及他們接觸點(diǎn)的溫度。
上應(yīng)用的熱電偶具有一個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，上規(guī)定熱電偶分為八個不同的分度，分別為B，R，S，K，N，E，J和T，其測量溫度的低可測零下270攝氏度，*可達(dá)1800攝氏度，其中B，R，S屬于鉑系列的熱鎧裝熱電偶電偶，由于鉑屬于貴重金屬，所以他們又被稱為貴金屬熱電偶而剩下的幾個則稱為廉價金屬熱電偶。熱電偶的結(jié)構(gòu)有兩種，普通型和鎧裝型。
普通性熱電偶一般由熱電極，絕緣管，保護(hù)套管和接線盒等部分組成，而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲，絕緣材料和金屬保護(hù)套管三者組合裝配后，經(jīng)過拉伸加工而成的一種堅實(shí)的組合體。但是熱電偶的電信號卻需要一種特殊的導(dǎo)線來進(jìn)行傳遞，這種導(dǎo)線我們稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。不同的熱電偶需要不同的補(bǔ)償導(dǎo)線，其主要作用就是與熱電偶連接，使熱電偶的參比端遠(yuǎn)離電源，從而使參比端溫度穩(wěn)定。
補(bǔ)償導(dǎo)線又分為補(bǔ)償型和延長型兩種，延長導(dǎo)線的化學(xué)成分與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕枷嗤?，但是?shí)際中，延長型的導(dǎo)線也并不是用和熱電偶相同材質(zhì)的金屬，一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導(dǎo)線代替。補(bǔ)償導(dǎo)線的與熱電偶的連線一般都是很明了，熱電偶的正極連接補(bǔ)償導(dǎo)線的紅色線，而負(fù)極則連接剩下的顏色。一般的補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)大部分都采用銅鎳合金。
溫度補(bǔ)償由于鎧裝熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省鎧裝熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把鎧裝熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。
必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使鎧裝熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。 在使用鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補(bǔ)償導(dǎo)線與鎧裝熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。
測溫原理電偶是用兩種不同成份的導(dǎo)體焊接在一起，兩端溫度不同時，在回路中就會有熱電勢產(chǎn)生，因此勢電偶鎧裝熱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(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栐儆娠@示儀表顯示出來。
熱電偶測量溫度的基本原理是熱電效應(yīng)，將兩種不同成份的金屬導(dǎo)體首尾相連接成閉合回路，如兩接點(diǎn)的溫度不等，則在回路中就會產(chǎn)生熱電動勢，形成熱電流，這就是熱電效應(yīng)。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(dāng)對測量端加熱時，在接點(diǎn)處有熱電勢產(chǎn)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(guān)，而與勢電偶的精細(xì)和長短無關(guān)。當(dāng)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(shù)關(guān)系，利用這個關(guān)系就可以測量溫度。
測量范圍常用的溫度儀表有鎧裝熱電偶。鎧裝熱電偶：測量500℃以上的高溫，火電廠種主蒸汽的溫度，過熱器管壁溫度，高溫?zé)煔鉁囟?。特點(diǎn)：鎧裝熱電偶能測量高溫，性能穩(wěn)定，準(zhǔn)確可靠、結(jié)構(gòu)簡單、易于維護(hù)、便于信號的遠(yuǎn)傳和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)切換測量。
主要的型號：
分度號：
S或LB-3上限1300℃（短時1600℃）。
B或LL-2上限1600℃（短時1800℃）
K或EU-2上限1200℃（短時1300℃）
T或CK上限-200～350℃（短時400℃）
E或EA-2上限-200～900℃
熱電阻：測量精度高、性能穩(wěn)定、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣、可遠(yuǎn)距離策問、實(shí)現(xiàn)溫度自動控制和記錄。
鉑熱電阻，*測溫650℃，Pt50,Pt100,銅電阻：50-150℃Cu50,Cu100。
注意：自熱效應(yīng)引起的誤差，Pt工作d電流為小于6mA，遲滯帶來的影響，熱容量大，充分的熱交換，測量才準(zhǔn)確。
安裝：安裝時，與被測介質(zhì)形成逆流，至少成90°
分度號：
S或LB-3上限1300℃（短時1600℃）。
B或LL-2上限1600℃（短時1800℃）
K或EU-2上限1200℃（短時1300℃）
T或CK上限-200～350℃（短時400℃）
E或EA-2上限-200～900℃：
測量精度高 、性能穩(wěn)定、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣 、可遠(yuǎn)距離策問、實(shí)現(xiàn)溫度自動控制和記錄。鉑，*測溫650℃，Pt50,Pt100,銅電阻：
技術(shù)指標(biāo)不同材料和直徑鎧裝熱電偶型號、分度號及推薦使用溫度電極材料防噴式鎧裝熱電阻鎧裝熱電偶熱響應(yīng)時間在溫度出現(xiàn)階躍變化時，熱電偶的輸出值變化至相當(dāng)于該階躍變化的某個規(guī)定百分?jǐn)?shù)所需要的時間，稱為熱響應(yīng)時間，用τ表示（取50%時用τ0.5表示）。
鎧裝熱電偶熱響應(yīng)時間τ0.5（秒）
注：絕緣電阻用MΩ·m表示，即為常溫絕緣電阻與鎧裝偶長度的乘積。
例如：1000MΩ·m表示：1m長的試樣的絕緣電阻為1000MΩ，10m長的試樣的絕緣電阻為100MΩ。
對于長度小于1m的鎧裝偶，按1m計算。插座式接線盒和帶補(bǔ)償導(dǎo)線的鎧裝熱電偶不在此例。測量范圍和準(zhǔn)確度
形式露端式：
熱響應(yīng)時間短；適于測量發(fā)動機(jī)排氣等 要求響應(yīng)快的溫度測量；機(jī)械強(qiáng)度較低。
鎧裝熱電偶191接殼式 ：熱響應(yīng)時間短；公稱壓力大（可達(dá)34MPa）;不適用于有電磁干擾的場合。
絕緣式 ：熱響應(yīng)時間較前兩種長，使用壽命長；抗電磁干擾；在對熱響應(yīng)時間無特殊要求的場合多采用此種形式。
分離式 ： 雙支，避免信號干擾，其特點(diǎn)同絕緣式。
基本結(jié)構(gòu)鎧裝熱電偶主要由接線盒、接線端子和鎧裝熱電偶元件等組成基本結(jié)構(gòu)，并配以各種安裝固定裝置。安裝固定型式固定裝置是供用戶安裝時使用。
鎧裝熱電偶有：無固定裝置、固定卡套式，可動卡套式，固定法蘭式，可動法蘭式五種結(jié)構(gòu)型式。固定卡套式只供一次性固定使用，可動卡套式可做多次固定使用。鎧裝熱電偶測量端(熱端)結(jié)構(gòu)形式
檢定方法金屬熔體快速鎧裝熱電偶的檢定方法及裝置。該裝置主要由一能容納兩只被測偶端部石英管的扁加熱線圈、兩只與被測偶形狀相同的鎧裝熱電偶及相應(yīng)的控溫顯示輸出裝置構(gòu)成。檢定方法是首先利用兩只校準(zhǔn)熱電偶找出扁加熱線圈中使這兩只校準(zhǔn)偶熱電勢相同的點(diǎn)，用被檢偶取代其中的一只校準(zhǔn)偶，在其它條件不變的情況下，待被檢偶的讀數(shù)穩(wěn)定后與校準(zhǔn)偶的讀數(shù)相比較即可知被檢偶的量值是否準(zhǔn)確。
此方法提供了快速測溫?zé)犭娕嫉膶?shí)驗(yàn)室檢定手段，可對快速測溫?zé)犭娕荚诙鄠€溫度點(diǎn)上進(jìn)行測試并作出全面的評價。
其特征在于：
a、該裝置是由一扁加熱線圈、一對校準(zhǔn)鎧裝熱電偶及控溫顯示輸出裝置構(gòu)成。
b、檢定方法是先將兩只校準(zhǔn)熱電偶從加熱線圈兩端相對插入，使鎧裝熱電偶熱端接觸，通過改變校準(zhǔn)熱電偶在加熱線圈中的位置使兩只校準(zhǔn)熱電偶的熱電勢相同，用被測快速熱電偶取代其中一只校準(zhǔn)熱電偶，讀取其穩(wěn)定狀態(tài)下的熱電勢值與校準(zhǔn)熱電偶熱電勢進(jìn)行比對即可知被測快速鎧裝熱電偶的準(zhǔn)確度。
使用技巧使用鎧裝熱電偶，其實(shí)有很多的技巧。下面我就說一下。
1.具有可彎曲性能，愷裝熱電阻除頭部外，可以作任愈方向的彎曲，因而它適用于構(gòu)造較為復(fù)雜，狄小設(shè)備的溫度。
2.鎧裝熱電偶具有良好的耐振動、抗沖擊性能。因而它的壽命較普通熱電阻長.
3.鎧裝熱電偶運(yùn)用壽命長，凱裝熱電阻的電阻體由于遭到權(quán)化鐵絕緣資料的扭蓋和金屬套管的維護(hù)，熱電阻絲不易被有害介質(zhì)所侵蝕。
4.隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)。
5.生產(chǎn)現(xiàn)場不會引起爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險場所的溫度測量。 防腐熱電阻5)防腐熱電阻采用PTFE防腐材質(zhì)。
6.作為整體保護(hù)套或兩節(jié)式套管，也可以直接在保護(hù)管上作該材質(zhì)的防腐處理，分噴涂、燒結(jié)和套管密封三種形式。
7.適用于在強(qiáng)堿的腐蝕性介質(zhì)中進(jìn)行測量，耐溫250℃，固定安裝形勢也可采用相同PTFE材質(zhì)的固定螺紋。
8.依據(jù)丈量溫度范圍和側(cè)量對象，選擇恰當(dāng)?shù)臒犭娮璧男吞?、?guī)格以及維護(hù)管資料。
應(yīng)用通常和顯示儀表，記錄儀表，電子計算機(jī)等配套使用。直接測量各種生產(chǎn)過程中的0-1300度范圍內(nèi)液體，蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。
特點(diǎn)
1 熱響應(yīng)時間少，減少動態(tài)誤差；
2 可彎曲安裝使用；
3 測量范圍大；
4 機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好；
安裝需知
1、壓塊安裝高度必須一致，通常在層面以上150~200mm處;
2、壓塊焊接要求用三面點(diǎn)焊，熱偶插入口不要點(diǎn)焊，側(cè)面點(diǎn)焊要注意別將止動螺絲給焊死了;
3、管道壁溫應(yīng)該上下對稱安裝;
4、鎧裝熱電偶必須插入到位，止動螺絲緊到位;
5、鎧裝熱電偶引出建議使用小槽盒;
6、鎧裝熱電偶固定必須使用不銹鋼絲替代;
7、鎧裝熱電偶與爐墻接口處必須包扎，然后穿入自制的保護(hù)管引出;
8、為了預(yù)防鍋爐的沉降，建議使用過渡接線盒，然后再用補(bǔ)償導(dǎo)線連接至前置器;
9、爐墻與前置器的橋架或者保護(hù)管不應(yīng)是封閉式的，要預(yù)防高熱流直接進(jìn)前置器而損壞了里面的元件(天津電建就因?yàn)闆]有注意，造成了前置器的損壞);
10、前置器安裝位置不能過遠(yuǎn)，否則熱偶長度不夠;
11、接線應(yīng)該正確，可靠。