電廠(chǎng)專(zhuān)用熱電偶測溫的14個(gè)問(wèn)常見(jiàn)問(wèn)題

　　熱電偶（thermocouple）是溫度測量?jì)x表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉換成熱電動(dòng)勢信號，通過(guò)電氣儀表（二次儀表）轉換成被測介質(zhì)的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同，但是它們的基本結構卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護管和接線(xiàn)盒等主要部分組成，通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調節器配套使用。

　　熱電偶測溫的14個(gè)問(wèn)常見(jiàn)問(wèn)題：

　　為了方便客戶(hù)更好的了解熱電偶的一些知識，上海自動(dòng)化儀表股份有限公司收集了熱電偶的 14 個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，方便你的使用：

　　熱電偶的測量原理是什么？

　　熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應,即兩種不同成分的導體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內產(chǎn)生熱電流的物理現象。

　　熱電偶由兩根不同導線(xiàn)(熱電極)組成，它們的一端是互相焊接的，形成熱電偶的測量端(也稱(chēng)工作端)。將它插入待測溫度的介質(zhì)中；而熱電偶的另一端 (參比端或自由端)則與顯示儀表相連。如果熱電偶的測量端與參比端存在溫度差，則顯示儀表將指出熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢。

　　熱電阻的測量原理是什么？

　　熱電阻是利用金屬導體或半導體有溫度變化時(shí)本身電阻也隨著(zhù)發(fā)生變化的特性來(lái)測量溫度的，熱電阻的受熱部分(感溫元件)是用細金屬絲均勻地繞在絕緣材料作成的骨架上或通過(guò)激光濺射工藝在基片形成。當被測介質(zhì)有溫度梯度時(shí)，則所測得的溫度是感溫元件所在范圍內介質(zhì)層的平均溫度。

　　如何選擇熱電偶和熱電阻？

　　根據測溫范圍選擇：500℃以上一般選擇熱電偶，500℃以下一般選擇熱電阻；

　　根據測量精度選擇：對精度要求較高選擇熱電阻，對精度要求不高選擇熱電偶；

　　根據測量范圍選擇：熱電偶所測量的一般指“點(diǎn)”溫，熱電阻所測量的一般指空間平均溫度；

　　什么是鎧裝熱電偶，有什么優(yōu)點(diǎn)？

　　在IEC1515 的標準中名稱(chēng)為《mineral insulated thermocouple cable》

　　即無(wú)機礦物絕緣熱電電偶纜。將熱電極、絕緣物和護套通過(guò)整體拉制而形成的，外表面好像是被覆一層“鎧裝”，故稱(chēng)為鎧裝熱電偶。同一般裝配式熱電偶相比，具有耐壓高、可彎曲性能好、抗氧化性能好及使用壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)。

　　熱電偶的分度號有哪幾種? ? 有何特點(diǎn)？

　　熱電偶的分度號有主要有 S、R、B、N、K、E、J、T 等幾種。其中 S、R、B 屬于貴金屬熱電偶，N、K、E、J、T 屬于廉金屬熱電偶。

　　分度號的特點(diǎn)是抗氧化性能強，宜在氧化性、惰性氣氛中連續使用，長(cháng)期使用溫度 1400℃，短期 1600℃。在所有熱電偶中，S 分度號的度等級zui高，通常用作標準熱電偶；

　　分度號與 S 分度號相比除熱電動(dòng)勢大 15%左右，其它性能幾乎*相同；

　　分度號在室溫下熱電動(dòng)勢極小，故在測量時(shí)一般不用補償導線(xiàn)。它的長(cháng)期使用溫度為 1600℃，短期 1800℃?？稍谘趸曰蛑行詺夥罩惺褂?，也可在真空條件下短期使用。

　　分度號的特點(diǎn)是 1300℃下高溫抗氧化能力強，熱電動(dòng)勢的長(cháng)期穩定性及短期熱循環(huán)的復現性好，耐核輻照及耐低溫性能也好，可以部分代替 S分度號熱電偶；

　　分度號的特點(diǎn)是抗氧化性能強，宜在氧化性、惰性氣氛中連續使用，長(cháng)期使用溫度 1000℃，短期 1200℃。在所有熱電偶中使用zui廣泛；

　　分度號的特點(diǎn)是在常用熱電偶中，其熱電動(dòng)勢zui大，即靈敏度zui高。宜在氧化性、惰性氣氛中連續使用，使用溫度 0-800℃；

　　分度號的特點(diǎn)是既可用于氧化性氣氛(使用溫度上限 750℃)，也可用于還原性氣氛(使用溫度上限 950℃)，并且耐 H2 及 CO 氣體腐蝕，多用于煉油及化工；

　　分度號的特點(diǎn)是在所有廉金屬熱電偶中度等級zui高，通常用來(lái)測量 300℃以下的溫度。

　　熱電阻的引出線(xiàn)方式有幾種？都有什么影響？

　　熱電阻的引出線(xiàn)方式有 3 種：即 2 線(xiàn)制、3 線(xiàn)制、4 線(xiàn)制。

　　線(xiàn)制熱電阻配線(xiàn)簡(jiǎn)單，但要帶進(jìn)引線(xiàn)電阻的附加誤差。因此不適用制造 A 級精度的熱電阻，且在使用時(shí)引線(xiàn)及導線(xiàn)都不宜過(guò)長(cháng)。

　　線(xiàn)制可以消除引線(xiàn)電阻的影響，測量精度高于 2 線(xiàn)制。作為過(guò)程檢測元件，其應用zui廣。

　　線(xiàn)制不僅可以消除引線(xiàn)電阻的影響，而且在連接導線(xiàn)阻值相同時(shí)，還可以消除該電阻的影響。在高精度測量時(shí)，要采用 4 線(xiàn)制。

　　型熱電偶與 K 型熱電偶相比有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？

　　型熱電偶的優(yōu)點(diǎn)：

　　高溫抗氧化能力強，長(cháng)期穩定性強。K 型熱電偶鎳鉻的正極中 Cr、Si 元素擇優(yōu)氧化引起合金成分不均勻及熱電動(dòng)勢漂移等，在 N 型熱電偶增加 Cr、Si 含量，使鎳鉻合金的氧化模式由內氧化轉變?yōu)橥庋趸?，致使氧化反應僅在表面進(jìn)行；

　　低溫短期熱循環(huán)穩定性好，且抑制了磁性轉變；

　　耐核輻射能力強。N 型熱電偶取消了 K 型中的易蛻變元素 Mn、Co，使抗中子輻照能力進(jìn)一步加強；

　　在 400~1300℃范圍內，N 型熱電偶的熱電特性的線(xiàn)性比 K 型好。

　　型熱電偶的缺點(diǎn)：

　　型熱電偶的材料比 K 型硬，較難加工；

　　價(jià)格相對較貴。N 型熱電偶的熱膨脹系數要比不銹鋼低 15%，因此 N型鎧裝熱電偶的外套管應采用 NiCrSi/NiSi 合金；-在-200~400℃范圍內非線(xiàn)性誤差較大。

　　如何選擇合適的熱安裝套管

　　熱安裝套管的形狀主要依據介質(zhì)的溫度、壓力、密度和流速及所需插入長(cháng)度而定。ASME/ANSI PTC19.3 對此作了充分規定，采用套管強度分析軟件可計算出套管設計是否符合工藝要求。安裝于現場(chǎng)的熱套管需計算熱套

　　管的強度，影響護套管的強度主要有以下三點(diǎn)：

　　流動(dòng)引起的振動(dòng)；經(jīng)過(guò)護套管的液體產(chǎn)生一定頻率的旋渦，稱(chēng)為渦區頻率，該頻率流速成正比。如果這個(gè)頻率和熱套管的固有頻率接近或一致，就會(huì )產(chǎn)生共振，使吸收大量的熱能，從而產(chǎn)生很高的應力并有可能損壞熱套管和套管內傳感器。ASME 技術(shù)標準要求：渦區頻率和熱套管固有頻率的比率應小于 0.8。

　　流動(dòng)引起的應力；流體流動(dòng)隨著(zhù)流速和密度而變化，并在熱套管施加了力，這個(gè)流動(dòng)引起的壓力通過(guò)計算可以得出。

　　過(guò)程壓力；熱套管所能承受的zui大靜壓可以計算得出。

　　一般熱安裝套管的連接方式有螺紋連接式、法蘭連接式和焊接式三種。

　　如何選擇合適的雙金屬溫度計

　　水平安裝時(shí)，選擇軸向或萬(wàn)向型雙金屬溫度計；

　　垂直安裝時(shí)，選擇徑向或萬(wàn)向型雙金屬溫度計；

　　傾斜安裝時(shí)，根據實(shí)際需要選擇軸向、徑向或萬(wàn)向型雙金屬溫度計；

　　如需對測量點(diǎn)設置上下限報警控制時(shí)，可選擇電接點(diǎn)雙金屬溫度計

　　雙金屬溫度計有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

　　雙金屬溫度計的優(yōu)點(diǎn)在于價(jià)格相對低廉、讀數直觀(guān)，缺點(diǎn)為測溫范圍較小、精度相對不高。通常作為就地測量、顯示儀表。

　　溫度變送器有何特點(diǎn)？

　　溫度變送器的特點(diǎn)是-靜態(tài)功耗低、安全可靠、不需維修、使用壽命長(cháng)。-體積較小，可與熱電偶、熱電阻融為一體，不僅安裝方便，還可節省溫變器安裝費用。

　　傳輸信號為 4-20mA 標準信號，不但抗干擾能力強，傳輸距離遠，而且可節約價(jià)格較貴的補償導線(xiàn)。

　　可提供符合 HART 協(xié)議及 FF、PROFBUS 總線(xiàn)通訊協(xié)議形式。

　　壓力式溫度計測量原理是什么？

　　依據液體膨脹定律，即一定質(zhì)量的液體，在體積不變的條件下，液體的壓力與溫度呈線(xiàn)形。氣體、蒸汽的壓力與溫度也是呈一定的函數關(guān)系，

　　因此壓力式溫度計的標尺應均勻等分。壓力式溫度計是由充有感溫介質(zhì)的溫包、傳壓元件(毛細管)及壓力敏感元件(彈簧管)組成。

　　紅外線(xiàn)溫度計測量原理是什么？

　　紅外線(xiàn)測溫計由光學(xué)系統，光電探測器，信號放大器及信號處理.顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統匯聚其視場(chǎng)內的目標紅外輻射能量，紅外能量聚焦在光電探測器上并轉變?yōu)橄鄳碾娦盘?，該信號再?jīng)換算轉變?yōu)楸粶y目標的溫度值。

　　如何選擇合適的補償導線(xiàn)或電纜？

　　熱電偶的補償導線(xiàn)和電纜主要用于將熱電偶的熱電動(dòng)勢延長(cháng)至二次儀表或控制室。主要有延伸型和補償型兩種補償導線(xiàn)，延伸型采用與熱電極相同的材料，所以精度較高；補償型采用與熱電極的熱電勢特性相勢的材料，所以精度沒(méi)有延伸型高。