解決熱電偶存在的問題
來源:安徽天康集團股份有限公司
2013年07月26日 14:54
熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件,是由兩種不同成分的導體兩端接合成回路時,直接測溫端叫工作端,接線端子端叫冷端,也稱參比端當兩接合點溫度不同時,就會在回路內產生熱電流。如果熱電偶的工作端與參比端存有溫差時,顯示儀表將會指示出熱電偶產生的熱電勢所對應的溫度值。熱電偶的熱電動熱將隨著測量端溫度升高而增長,它的大小只與熱電偶材料和兩端的溫度有關,與熱電極的長度、直徑無關。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盒等主要部分組成.通常和顯示儀表,記錄儀表和電子調節器配套使用。
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,為了節省熱電偶材料,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,它本身并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。在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配,極性不能接錯,補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。
誤差是熱電偶本身固有的,還包括上一極標準的傳遞誤差。采用檢定校驗的方法使其控制在允許偏差范圍內,也可在實際測溫中將熱電偶偏差進行修正,得到的真實的溫度。
熱電偶由于材料不均勻性引起的誤差和材料不均勻程度有關溫度變化越大,使熱電極各點溫度的差值越大,則材料不均勻性的影響也就越大。可用退火的方法把它減弱,但無法*消除。
溫度變化后,測溫儀表來不及立即指出變化了的溫度,因而引起讀數誤差。熱電偶時間常數的大小是決定動態誤差大小的主要因素。采用導熱性能好的材料做保護管,管壁要薄,內徑要小。減小保護管與熱電偶測量端之間的空氣間隙。增加測量端介質的流速,加快對流傳熱。
熱電偶使用時兩熱電極間以及它們和大地之間應有良好的絕緣,不然將會有熱電勢損耗,直接影響測量結果的準確性,嚴重時會影響儀表的正常運行。把參考端接地,在熱電偶(或補償導線)輸出端的一端,通過一個容量足夠大的電容接地。用屏蔽的方法,可使泄漏的電流經過金屬屏蔽物直接接地,不在流入測量回路,從而消除干擾誤差。
熱電偶測溫時,存在著復雜的熱交換過程。由于溫度的多次傳遞,測量端的溫度并不與被測介質溫度*一致,因此產生測量誤差。克服方法有兩種:一是確定傳遞誤差的大小,進行修正。二是采取措施,使傳熱誤差減小到允許范圍內。
在管壁外面敷設絕熱層,減小管壁與被測介質的溫差。減小保護管的外徑以及保護管、熱電極的黑度(輻射)系數。在熱電偶管壁間加裝防輻射罩,以減小之間的直接輻射。增加被測介質流經熱電偶測量端的流速,增加對流傳熱。
熱電偶的安裝是否正確合理,對測量結果有著重要影響。熱電偶應有足夠的插入深度,一般不少于熱電偶保護管外徑的8~10倍。防止熱損失。保護管露外部應盡可能短,并加保溫層。若被測介質具有負壓,熱電偶安裝必須嚴格密封,以免外界冷空氣進入影響測量的準確性。安裝地點,應盡量避開其熱源、強磁場、電場的干擾。
參考端溫度過高的測量誤差分析; 因為補償導線在(0~100)℃范圍內,補償導線熱電特性與熱電偶的熱電特性相同。超過此溫度范圍,補償導線與熱電偶熱電特性相差很大,從而造成測量誤差。熱電偶保護管與爐壁之間的空隙應使用絕熱物堵塞,避免爐溫的熱輻射,使參考端保持在100℃以內。
熱電偶與補償導線極性接反測量誤差分析; 補償導線有正負之分,接反起不到補償作用,而且還會造成更大的誤差。補償導線接反所造成的誤差約為使用補償導線的兩倍的誤差。仔細閱讀說明將補償導線正確連接。