熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是:
?、贉y(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸,不受中間介質(zhì)的影響。
?、跍y(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測(cè)量,某些特殊熱電偶最低可測(cè)到-269℃(如金鐵鎳鉻),最高可達(dá)+2800℃(如鎢-錸)。
③構(gòu)造簡(jiǎn)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(kāi)頭的限制,外有保護(hù)套管,用起來(lái)非常方便。
將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái),構(gòu)成一個(gè)閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí),兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。
常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類(lèi)。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶,有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶,一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表,主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。
我國(guó)從1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。
熱電偶是一種能量轉(zhuǎn)換器,將熱能轉(zhuǎn)換為電能,用所產(chǎn)生的熱電勢(shì)測(cè)量溫度,測(cè)量0~1800℃中的液體、氣體介質(zhì)及固體表面溫度。對(duì)于熱電偶的熱電勢(shì),應(yīng)注意如下幾個(gè)問(wèn)題:
1、熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)的大小,當(dāng)熱電偶的材料是均勻時(shí),與熱電偶的長(zhǎng)度和直徑無(wú)關(guān),只與熱電偶材料的成分和兩端的溫差有關(guān);
2、熱電偶的熱電勢(shì)是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差,而不是熱電偶冷端與工作端,兩端溫度差的函數(shù);
3、當(dāng)熱電偶的兩個(gè)熱電偶絲材料成分確定后,熱電偶熱電勢(shì)的大小,只與熱電偶的溫度差有關(guān);若熱電偶冷端的溫度保持一定,這進(jìn)熱電偶的熱電勢(shì)僅是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái),構(gòu)成一個(gè)閉合回路,如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí),兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。
熱電偶熱電阻安裝注意點(diǎn):
(1)熱電偶和熱電阻應(yīng)盡量垂直裝在水平或垂直管道上,安裝時(shí)應(yīng)有保護(hù)套管,以方便檢修和更換。
(2)熱電偶的冷端應(yīng)處在同一環(huán)境溫度下,應(yīng)使用同型號(hào)的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn),且正負(fù)要接對(duì)。
(3)測(cè)量管道內(nèi)溫度時(shí),元件長(zhǎng)度應(yīng)在管道中心線(xiàn)上(即保護(hù)管插入深度應(yīng)為管徑的一半)。
(4)溫度動(dòng)圈表安裝時(shí),開(kāi)孔尺寸要合適,安裝要美觀大方。
(5)高溫區(qū)使用耐高溫電纜或耐高溫補(bǔ)償線(xiàn)。
(6)要根據(jù)不同的溫度選擇不同的測(cè)量元件。一般測(cè)量溫度大于100℃時(shí),應(yīng)選擇熱電偶,小于100℃時(shí)選擇熱電阻。
(7)接線(xiàn)要合理美觀,表針指示要正確。
熱電偶測(cè)溫元件安裝要求:
(1)熱電偶安裝地點(diǎn)要選擇在便于施工維護(hù),而且不易受到外界損傷的位置。
(2)承受壓力的熱電偶,其密封面必須密封良好。
(3)熱電偶安裝位置應(yīng)盡可能保持垂直,以防止保護(hù)管在高溫下變形。在被測(cè)介質(zhì)有流速的情況下,應(yīng)使其處于管道中心線(xiàn)上,而且與被測(cè)流體的方向相對(duì)。有彎道的應(yīng)量安裝在管道彎曲處。
(4)熱電偶接線(xiàn)盒的蓋子應(yīng)盡量向上,防止被水浸入。
(5)熱電偶的插入深度可按實(shí)際需要決定,但浸入被測(cè)介質(zhì)中的長(zhǎng)度應(yīng)大于保護(hù)管外徑的8-10倍。
(6)熱電偶露在設(shè)備外的部分要盡量短并應(yīng)加保溫層,以減小熱量損失和測(cè)量誤差。
(7)熱電偶安裝在負(fù)壓管道或容器上時(shí),安裝處要密封良好。
(8)熱電偶在管道上安裝時(shí),要在管道上加裝插座,插座材料要與管道材料一致。
(9)熱電偶裝在具有固體顆粒和流速很高的介質(zhì)中時(shí),為了防止長(zhǎng)期受沖刷而損壞,可在前面加裝保護(hù)板。