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溫度計在水電工程中的應用

時間:2017-12-25 09:26 作者:液位計厂家 點擊:

热电偶溫度計属于接触式温度测量仪表。是根据热电效应即塞贝克效应原理来测量温度的,是温度测量仪表中常用的测温元件。本文主要介绍了热电偶溫度計在水電工程中的應用,供读者们参考。

  1、熱電偶的基本原理

  熱電偶溫度計屬于接觸式溫度測量儀表。是根據熱電效應即塞貝克效應原理來測量溫度的,是溫度測量儀表中常用的測溫元件。將不同材料的導體A、B接成閉合回路,接觸測溫點的一端稱爲測量端(或工作端),另一端稱爲參比端(或自由端)。若測量端和參比端所處溫度t和t0不同,則在回路的A、B之間就産生一熱電勢EAB(t,t0),這種現象稱爲塞貝克效應,即熱電效應。EAB大小隨導體A、B的材料和兩端溫度t和t0而變,這種回路稱爲原型熱電偶。在實際應用中,將A、B的一端焊接在一起作爲熱電偶的測量端放到被測溫度t處,而將參比端分開,用導線接入顯示儀表,并保持参比端接点温度t0稳定。顯示儀表所测电势只随被测温度而t变化。

  在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時,只要該材料兩個接點的溫度相同,熱電偶所産生的熱電勢將保持不變,即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此,在熱電偶測溫時,可接入測量儀表,測得熱電勢後,即可知道被測介質的溫度。

  根據熱電勢與溫度函數關系。可制成熱電偶分度表。分度表是在自由端溫度To=0℃的條件下得到的。不同的熱電偶具有不同的分度表。

  從理論上講,任何兩種導體都可以配制成熱電偶,但實際上並不是所有材料都能制作熱電偶,故對熱電極材料必須滿足以下幾點:

  (1)熱電偶材料受溫度作用後能産生較高的熱電勢,熱電勢和溫度之間的關系最好呈線性或近似線性的單值函數關系;

  (2)能測量較高的溫度,並在較寬的溫度範國內應用,經長期使用後,物理、化學性能及熱電特性保持穩定;

  (3)要求材料的電阻溫度系數要小,電阻率高,導電性能好,熱容量要小;複現性要好,便于大批生産和互換,便于制定統一的分度表;

  (4)機械性能好,材質均勻;

  (5)資源豐富,價格便宜。

  爲了保證熱電偶可靠和穩定地工作對熱電偶有如下要求:

  (1)組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固;

  (2)兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣,以防短路;

  (3)補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠;

  (4)保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。

 

  熱電偶溫度計的特点有:

  (1)測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸,不受中間介質的影響。

  (2)測量範圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續測量,某些特殊熱電偶最低可測到-269℃(如金鐵鎳鉻),最高可達+2800℃(如鎢-铼)。

  (3)構造簡單,使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護套管,用起來非常方便。熱電偶是一種感溫元件,它能將溫度信號轉換成熱電勢信號,通過與電氣測量儀表的配合,就能測量出被測的溫度。

  2、热电欧溫度計的選擇

  常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的顯示儀表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶,按IEC国际标准欧美乱妇无码高清在线观看。热电偶的分度号有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。其中S、R、B属于贵金属热电偶,N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。

  S分度號的特點是抗氧化性能強,宜在氧化性、惰性氣氛中連續使用,長期使用溫度1400℃,短期1600℃。在所有熱電偶中,S分度號的精確度等級最高,通常用作標准熱電偶;

  R分度號與S分度號相比除熱電動勢大15%左右,其它性能幾乎完全相同;

  B分度號在室溫下熱電動勢極小,故在測量時一般不用補償導線。它的長期使用溫度爲1600℃,短期1800℃。可在氧化性或中性氣氛中使用,也可在真空條件下短期使用。

  N分度號的特點是1300℃下高溫抗氧化能力強,熱電動勢的長期穩定性及短期熱循環的複現性好,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;

  K分度號的特點是抗氧化性能強,宜在氧化性、惰性氣氛中連續使用,長期使用溫度1000℃,短期1200℃。在所有熱電偶中使用最廣泛;

  E分度號的特點是在常用熱電偶中,其熱電動勢最大,即靈敏度最高。宜在氧化性、惰性氣氛中連續使用,使用溫度0-800℃;

  J分度號的特點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℃),並且耐H2及CO氣體腐蝕,多用于煉油及化工;

  T分度號的特點是在所有廉金屬熱電偶中精確度等級最高,通常用來測量300℃以下的溫度。

  由于熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時),而測溫點到儀表的距離都很遠,爲了節省熱電偶材料,降低成本,通常采用補償導線把熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩定的控制室內,連接到儀表端子上。必須指出,熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極,使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上,它本身並不能消除冷端溫度變化對測溫的影響,不起補償作用。因此,還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。

  在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。冷端温度补偿器的型号应与热电偶的型号相符,并在规定温度范围内使用;冷端温度补偿器与热电偶连接时极性不能接错;根据补偿器的平衡点温度调整仪表起始点,使指针批示在平衡点温度;具有自动补偿机构的顯示儀表不安装补偿器;补偿器必须定期检查和检定。

  熱電偶溫度計在工业欧美乱妇无码高清在线观看中有着非常广泛的应用,热电偶的選擇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。

 

  常用的普通工業型熱電偶有:

  1.鉑铑10一鉑熱電偶:屬于貴重金屬熱電偶,正極爲鉑铑合金,負極爲鉑,短期工作溫度爲1600℃,長期工作溫度爲1300℃,物理、化學穩定性好,一般用于准確度要求較高的高溫測量。但材料較貴,熱電勢較小,分度號爲S。

  2.鎳鉻一鎳矽熱電偶:它是非貴重金屬中性能最穩定的一種,應用很廣,正極爲鎳鉻。短期工作溫度爲1200℃,長期工作溫度爲900℃。此種熱電偶的熱電勢比上一種大4到5倍,而且線性度更好,誤差一般在(6-8)℃。但其熱電極不易做得很均勻,較易氧化,穩定性差。分度號爲K。

  3.鎳鉻一康銅熱電偶:正極是鎳鉻,短期工作溫度爲800℃,長期工作溫度爲60℃。它是熱電勢最大的一種熱電偶,測量准確度較高,但極易氧化。分度號爲E。

  4.銅一康銅熱電偶:這是在低溫下應用得很普遍的熱電偶,測量溫度範圍(-200-+200)℃,穩定性好,低溫時靈敏度高並且價格低廉。分度號爲T。

  铠裝熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者組合加工而成,它可以做得很細很長,在使用中可以隨測量需要進行彎曲,其特點是:熱情性小、熱接點處的熱容量小、壽命較長、適應性強等,應用廣泛。

  實際使用時特別要注意補償導線的使用。通常接在儀表和接線盒之間的補償導線,其熱電性質與所用熱電偶相同或相近,與熱電偶連接後不會産生大的附加熱電勢,不會影響熱電偶回路的總熱電勢。如果用普通導線來代替補償導線,就起不到補償作用,從而降低測溫的准確性。所以,使用單位在安裝儀表敷線時應注意:補償導線與熱電偶連接時,極性切勿接反,否則測溫誤差反而增大。

  實際測量中,如果測量值偏離實際值太多,除熱電偶安裝位置不當外,還有可能是熱電偶偶絲被氧化、熱電偶測量端焊點出現砂眼等。

  3、热电偶溫度計的安装

  熱電偶和热电阻溫度計属于接触式溫度計,由于其无法替代的优点成为工矿企业和科研院所常用的温度测量仪表。正确的安装热电偶和热电阻传感器是保证其测量精度和使用寿命的重要因素。下面根据平时的使用情况以几种常用的安装方式作些介绍,希望能给大家的实际工作提供点参考。

  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溫度計各处的接线情况,特别是热电偶溫度計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溫度計的接线并经常检查,以获得正确的测量温度。

  熱電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。

  當用熱電偶測量管道中的氣體溫度時,如果管壁溫度明顯地較高或較低,則熱電偶將對之輻射或吸收熱量,從而顯著改變被測溫度。這時,可以用一輻射屏蔽罩來使其溫度接近氣體溫度,采用所謂的屏罩式熱電偶。

  選擇測溫點時應具有代表性,例如測量管道中流體溫度時,熱電偶的測量端應處于管道中流速最大處。一般來說,熱電偶的保護套管末端應越過流速中心線。


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