熱電偶的選擇方法與安裝要求

閱讀次數：1769 2023-02-28 10:58:27

一、工作原理

熱電偶（thermocouple）是溫度測量儀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勢信號，通過電氣儀表（二次儀表）轉換成被測介質的溫度。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。

二、安裝要求

對熱電偶與熱電阻的安裝，應注意有利于測溫準確，安全可靠及維修方便，而且不影響設備運行和生產操作.要滿足以上要求，在選擇對熱電偶和熱電阻的安裝部位和插入深度時要注意以下幾點：

1、為了使熱電偶和熱電阻的測量端與被測介質之間有充分的熱交換，應合理選擇測點位置，盡量避免在閥門，彎頭及管道和設備的死角附近裝設熱電偶或熱電阻。

2、帶有保護套管的熱電偶和熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測量誤差，熱電偶和熱電阻應該有足夠的插入深度：

（1）對于測量管道中心流體溫度的熱電偶，一般都應將其測量端插入到管道中心處（垂直安裝或傾斜安裝）.如被測流體的管道直徑是200毫米，那熱電偶或熱電阻插入深度應選擇100毫米；

（2）對于高溫高壓和高速流體的溫度測量（如主蒸汽溫度），為了減小保護套對流體的阻力和防止保護套在流體作用下發生斷裂，可采取保護管淺插方式或采用熱套式熱電偶，淺插式的熱電偶保護套管，其插入主蒸汽管道的深度應不小于75mm；熱套式熱電偶的標準插入深度為100mm；

（3）假如需要測量是煙道內煙氣的溫度，盡管煙道直徑為4m，熱電偶或熱電阻插入深度1 m即可；

（4）當測量原件插入深度超過1m時，應盡可能垂直安裝，或加裝支撐架和保護套管。

三、選擇方法

熱電偶是兩種不同的導體連接在一起形成的，當測量及參考連接點分別處于不同溫度上時即產生出所謂的熱電磁力（EMF）。連接點用途測量連接點是處于被測溫度上的熱電偶連接點部分。參考連接點則是保持在一已知溫度上，或溫度變化能自動補償的熱電偶連接點部分。

在常規工業應用中，熱電偶元件一般端接在接頭上；但參考連接點卻很少位于接頭上，而是利用適當的熱電偶延伸線來轉接到溫度比較穩定的被控環境中。連接點類型接殼式熱電偶連接點與探針壁物理連接（焊接），這能實現很好的熱傳輸——即從外部通過探針壁將熱量傳至熱電偶連接點。建議用接殼式熱電偶來測量靜態或流動腐蝕性氣體與液體的溫度，以及一些高壓應用。在絕緣式熱電偶中，熱電偶連接點與探針壁分開并由一種軟性粉末包圍。雖然絕緣式熱電偶的響應速度比接殼式熱電偶的響應速度要慢，但它能提供電絕緣。建議使用絕緣式熱電偶來測量腐蝕性環境，可理想地通過護套屏蔽來將熱電偶與周圍環境完全電絕緣。露端式熱電偶允許連接點頂端深入到周圍環境中，這種類型可提供最佳的響應時間，但僅限于在非腐蝕、非危險及非加壓應用中使用。響應時間以時間常數來表示，時間常數定義為傳感器在被控環境中在初始值和最終值之間改變63.2%所需的時間。露端式熱電偶具有最快的響應速度，而且探針護套直徑越小，則響應速度就越快，但其最大允許測量溫度也就越低。延伸線熱電偶延伸線是一對具有與其相連熱電偶相同溫度電磁頻率特征的線。當連接合適時，延伸線將參考連接點從熱電偶轉接至線的另一端，而這一端通常位于被控環境中。

選擇熱電偶選擇熱電偶時需考慮下列因素：

1、被測溫度范圍；

2、所需響應時間；

3、連接點類型；

4、熱電偶或護套材料的抗化學腐蝕能力；

5、抗磨損或抗振動能力；

6、安裝及限制要求等。

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