热电偶温度计的工作原理及安装要点

发布日期:2022-11-11
热电偶温度计的工作原理及安装要点

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热电偶温度计的工作原理及安装要点

工作原理:

两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。

安装要求:

首先热电偶和热电阻的安装应尽可能保持垂直,以防止保护套管在高温下产生变形,但在有流速的情况下,则必须迎着被测介质的流向插入,以保证测温元件与流体的充分接触以保证其测量精度。

另外热电偶和热电阻应尽量安装在有保护层的管道内,以防止热量散失。其次当热电偶和热电阻传感器安装在负压管道中时,必须保证测量处具有良好的密封性,以防止外界冷空气进入,使读数偏低。

当热电偶和热电阻传感器安装在户外时,热电偶和热电阻传感器的接线盒面盖应向上,入线口应向下,以避免雨水或灰尘进入接线盒,而损坏热电偶和热电阻接线盒内的接线影响其测量精度。

应经常检查热电偶和热电阻温度计各处的接线情况,特别是热电偶温度计由于其补偿导线的材料硬度较高,非常容易从接线柱脱离造成断路故障,因此要接线良好不要过多碰动温度计的接线并经常检查,以获得正确的测量温度。

热电偶安装时应放置在尽可能靠近所要测的温度控制点。为防止热量沿热电偶传走或防止保护管影响被测温度,热电偶应浸入所测流体之中,深度至少为直径的10倍。当测量固体温度时,热电偶应当顶着该材料或与该材料紧密接触。为了使导热误差减至最小,应减小接点附近的温度梯度。

当用热电偶测量管道中的气体温度时,如果管壁温度明显地较高或较低,则热电偶将对之辐射或吸收热量,从而显着改变被测温度。这时,可以用一辐射屏蔽罩来使其温度接近气体温度,采用所谓的屏罩式热电偶。

选择测温点时应具有代表性,例如测量管道中流体温度时,热电偶的测量端应处于管道中流速最大处。一般来说,热电偶的保护套管末端应越过流速中心线。 

工业用热电偶温度计的选用、安装

在工业应用中,热电偶的选择首先应根据被测温度的上限,正确地选择热电偶的热电极及保护套管;根据被测对象的结构及安装特点,选择热电偶的规格及尺寸。

热电偶按结构形式可分为普通工业型、铠装型及特殊型等。

常用的普通工业型热电偶有:

1.铂铑10-铂热电偶:属于贵重金属热电偶,正极为铂铑合金,负极为铂,短期工作温度为1600℃,长期工作温度为1300℃,物理、化学稳定性好,一般用于准确度要求较高的高温测量。但材料较贵,热电势较小。分度号为S。

2.镍铬-镍硅热电偶:它是非贵重金属中性能最稳定的一种,应用很广,正极为镍铬。短期工作温度为1200℃,长期工作温度为900℃。此种热电偶的热电势比上一种大4到5倍,而且线性度更好,误差一般在(6~8)℃。但其热电极不易做得很均匀,较易氧化,稳定性差。分度号为K。

3.镍铬-康铜热电偶:正极是镍铬,短期工作温度为800℃,长期工作温度为600℃。它是热电势最大的一种热电偶,测量准确度较高,但极易氧化。分度号为E。

4.铜-康铜热电偶:这是在低温下应用得很普遍的热电偶,测量温度范围(-200~+200)℃,稳定性好,低温时灵敏度高并且价格低廉。分度号为T。

铠装热电偶是由热电极、绝缘材料和金属套管三者组合加工而成,它可以做得很细很长,在使用中可以随测量需要进行弯曲,其特点是:热惰性小、热接点处的热容量小、寿命较长、适应性强等,应用广泛。

热电偶安装时应放置在尽可能靠近所要测的温度控制点。为防止热量沿热电偶传走或防止保护管影响被测温度,热电偶应浸入所测流体之中,深度至少为直径的10倍。当测量固体温度时,热电偶应当顶着该材料或与该材料紧密接触。为了使导热误差减至最小,应减小接点附近的温度梯度。

当用热电偶测量管道中的气体温度时,如果管壁温度明显地较高或较低,则热电偶将对之辐射或吸收热量,从而显著改变被测温度。这时,可以用一辐射屏蔽罩来使其温度接近气体温度,采用所谓的屏罩式热电偶。

选择测温点时应具有代表性,例如测量管道中流体温度时,热电偶的测量端应处于管道中流速最大处。一般来说,热电偶的保护套管末端应越过流速中心线。

实际使用时特别要注意补偿导线的使用。通常接在仪表和接线盒之间的补偿导线,其热电性质与所用热电偶相同或相近,与热电偶连接后不会产生大的附加热电势,不会影响热电偶回路的总热电势。如果用普通导线来代替补偿导线,就起不到补偿作用,从而降低测温的准确性。所以,使用单位在安装仪表敷线时应注意:补偿导线与热电偶连接时,极性切勿接反,否则测温误差反而增大。

实际测量中,如果测量值偏离实际值太多,除热电偶安装位置不当外,还有可能是热电偶偶丝被氧化、热电偶测量端焊点出现砂眼等。

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