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热电偶常见故障及处理方法
 
更新时间:2012.08.17 浏览次数:
 

热电偶常见故障及处理方法

 

热电偶测温基本原理
将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图,当导体A和B的两个焊接点1和2之间存在温差时,两者之间便产生热电势,因而在回路中形成一定大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一原理工作的.
②热电偶常见故障及处理方法
热电势比实际值小(显示仪表指示值偏低) 热电极短路 找出短路原因,如因潮湿所致,则需进行干燥;如因绝缘子损坏所致,则需更换绝缘子
热电偶的接线柱处积灰,造成短路 清扫积灰
补偿导线线间短路 找出短路点,加强绝缘或更换补偿导线
热电势比实际值小(显示仪表指示值偏低) 热电偶热电极变质 在长度允许的情况下,剪去变质段重新焊接,或更换新热电偶
补偿导线与热电偶极性接反 重新接正确
补偿导线与热电偶不配套 更换相配套的补偿导线
热电偶安装位置不当或插入深度不符合要求 重新按规定安装
热电偶冷端温度补偿不符合要求 调整冷端补偿器
热电偶与显示仪表不配套 更换热电偶或显示仪表使之相配套
热电势比实际值大(显示仪表指示值偏高) 热电偶与显示仪表不配套 更换热电偶或显示仪表使之相配套
补偿导线与热电偶不配套 更换相配套的补偿导线
有直流干扰信号进入 排除直流干扰
热电势输出不稳定 热电偶接线柱与热电极接触不良 将接线柱螺丝拧紧
热电偶测量线路绝缘破损,引起断续短路或接地 找出故障点,修复绝缘
热电偶安装不牢或外部震动 紧固热电偶,消除震动或采取减震措施
热电极将断未断 修复或更换热电偶
外界干扰(交流漏电,电磁感应等) 查出干扰源,采取屏蔽措施
热电偶热电势误差大 热电极变质 更换热电极
热电偶安装位置不当 改变安装位置
保护管表面积灰 清除积灰

 

热电偶在使用过程中常遇到这样那样的故障,在遇到这样问题的时候我们该怎样处理呢,下面我们就列举一些常见问题分析:

  

故障一:热电势输出不稳定

  原因1:热电偶安装不牢或外部震动,解决办法:紧固热电偶,消除震动或采取减震措施;

  原因2:热电偶接线柱与电极接触不良,解决办法:将接线柱螺丝拧紧;

  原因3:热电极将断未断的时候,解决办法:修复或更换热电偶;

  原因4:热电偶测量线路绝缘破损,引起断续短路或接地,解决办法:找出故障点,修复绝缘;

  原因5:外界干扰(交流漏电,电磁场感应等),解决办法:查出干扰源,采用屏蔽措施。

故障二:热电偶热电势误差大

  原因1:保护套管表面积灰较多,解决办法:清除积灰;

  原因2:热电极变质,解决办法:更换热电极;

  原因3:热电偶安装位置不合理,解决办法:改变安装位置。

故障三:热电势比实际值大(显示仪表指示值偏高)

  原因1:热电偶与补偿导线不配套,解决办法:更换补偿导线;

原因2:热电偶与显示仪表不配套,解决办法:更抽显示仪表;

原因2:有直流干扰信号,解决办法:排除直流干扰。

故障四:热电势比实际值小(显示仪表指示值偏低)

  原因1:热电极短路,解决办法:潮湿所致,则需进行干燥;绝缘子损坏所致,则需更换绝缘子;

  原因2:热电偶的接线柱处积灰,解决办法:造成短路清扫积灰;

  原因3:补偿导线与热电偶不配套,解决办法:更换补偿导线;

  原因4:补偿导线线间短路,解决办法:找出短路点,加强绝缘或更换补偿导线;

  原因5:补偿导线与热电偶接反,解决办法:重新接正确即可;

  原因6:热电偶与显示仪表不配套,解决办法:更换热电偶或显示仪表;

  原因7:热电偶冷端温度补偿不符合要求,解决办法:调整冷端补偿器;

  原因8:热电偶热电极变质,解决办法:更换新热电偶;

  原因9:热电偶安装位置不录或插入深度不符合要求,解决办法:重新按规定安装。

 

如何选择方便又经济适用的热电偶

广义来说热电偶的准确度是指测量某特定温度时的总误差,并以该温度的百分数表示(或者以热电偶最高额定温度、检定温度或使用温度的百分数表示,这取决于讨论中用到的是哪种术语)。在测量某特定的温度时,也可以用准确度来表示绝对误差(℃或K)。热电偶的准确度最好是这样的:对于某种确定类型的热电偶,经过实验室条件下精密检定之后,在最佳的使用条件下测出温度,其误差小于士0.1℃或士0.2 ℃。遗憾的是,要达到这样的准确度需要花费时间,而且需要贵重的仪表;另一方面,实际使用很少要求有这样的准确度,因此可以采用一些比较经济而适用的方法。
    显然,用户可以决定放宽对检定方法的要求,使用不太准确但比较方便的检定设备,取少数几个点,使用比较简单的曲线拟合法等。更为重要的是,可以从所用的全部热电偶中只抽出少数几支来进行检定。这就要求用户能够作出或搞到关于给定的一批热电偶丝一致性的资料,如果需要的话还要能搞到各批热电偶丝一致性的资料。
    对工业中使用的热电偶要求既方便又经济,因而就需要为最广泛泛使用的材料对制定出检定值的标准对照表。这些表是根据大蚤的高精度测量得到的检定数据的平均值编制的(通常采用几家不同厂商的样本)。因此,一张表格不是单个热电偶的检定结果,而是一组有代表性的数据,并且可以在一定的误差范围内和用户的热电偶数据相符合。这些表格一经公布,生产热电偶材料的厂商就应该在制造与质量监督方面采取措施,保证它生产出来的热电材料和热电偶探头在指定的误差范围内连续地与标准表相符合。中温热电偶的典型准确度是温度指示值的士0.75%,这是标准级热电偶的额定公差。准确度为士0.375%的热电偶材料称作为墓准级(优级或特级)材料。当然,同样的市售热电偶丝可以一对一对地进行检定,因而改善了准确度。
    一种无需完整的检定程序就可以获得中等准确度的方法是作出一条相对于标准表的差值曲线。用户精确地测定相当少数的几个检定点,据此做出一条曲线,然后把它和标准表上查出来的曲线进行比较。这两条曲线之间的差值用来做为被检热电偶数据的第一级修正值。

一、热电偶的测量原理是什么?
        热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现象。 
        热电偶由两根不同导线(热电极)组成,它们的一端是互相焊接的,形成热电偶的测量端(也称工作端)。将它插入待测温度的介质中;而热电偶的另一端 (参比端或自由端)则与显示仪表相连。如果热电偶的测量端与参比端存在温度差,则显示仪表将指出热电偶产生的热电动势。
二、热电阻的测量原理是什么? 
       热电阻是利用金属导体或半导体有温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的,热电阻的受热部分(感温元件)是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料作成的骨架上或通过激光溅射工艺在基片形成。当被测介质有温度梯度时,则所测得的温度是感温元件所在范围内介质层的平均温度。
三、如何选择热电偶和热电阻? 
        根据测温范围选择:500℃以上一般选择热电偶,500℃以下一般选择热电阻;
        根据测量精度选择:对精度要求较高选择热电阻,对精度要求不高选择热电偶;
        根据测量范围选择:热电偶所测量的一般指“点”温,热电阻所测量的一般指空间平均温度;
四、什么是铠装热电偶,有什么优点? 
        在IEC1515的标准中名称为《mineral insulated thermocouple cable》,即无机矿物绝缘热电电偶缆。将热电极、绝缘物和护套通过整体拉制而形成的,外表面好像是被覆一层“铠装”,故称为铠装热电偶。同一般装配式热电偶相比,具有耐压高、可弯曲性能好、抗氧化性能好及使用寿命长等优点。
五、热电偶的分度号有哪几种?有何特点? 
        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分度号的特点是抗氧化性能强,宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,长期使用温度1400℃,短期1600℃。在所有热电偶中,S分度号的精确度等级最高,通常用作标准热电偶;
        R分度号与S分度号相比除热电动势大15%左右,其它性能几乎完全相同;B分度号在室温下热电动势极小,故在测量时一般不用补偿导线。它的长期使用温度为1600℃,短期1800℃。可在氧化性或中性气氛中使用,也可在真空条件下短期使用。 
        N分度号的特点是1300℃下高温抗氧化能力强,热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好,耐核辐照及耐低温性能也好,可以部分代替S分度号热电偶;
        K分度号的特点是抗氧化性能强,宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,长期使用温度1000℃,短期1200℃。在所有热电偶中使用最广泛;
        E分度号的特点是在常用热电偶中,其热电动势最大,即灵敏度最高。宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,使用温度0-800℃;
        J分度号的特点是既可用于氧化性气氛(使用温度上限750℃),也可用于还原性气氛(使用温度上限950℃),并且耐H2及CO气体腐蚀,多用于炼油及化工; 
        T分度号的特点是在所有廉金属热电偶中精确度等级最高,通常用来测量300℃以下的温度。

六、热电阻的引出线方式有几种?都有什么影响?
        热电阻的引出线方式有3种:即2线制、3线制、4线制。 
        2线制热电阻配线简单,但要带进引线电阻的附加误差。因此不适用制造A级精度的热电阻,且在 使用时引线及导线都不宜过长。
        3线制可以消除引线电阻的影响,测量精度高于2线制。作为过程检测元件,其应用最广。 
        4线制不仅可以消除引线电阻的影响,而且在连接导线阻值相同时,还可以消除该电阻的影响。在高精度测量时,要采用4线制。
七、N型热电偶与K型热电偶相比有哪些优缺点? 
N型热电偶的优点: 
        高温抗氧化能力强,长期稳定性强。K型热电偶镍铬的正极中Cr、Si元素择优氧化引起合金成分不均匀及热电动势漂移等,在N型热电偶增加Cr、Si含量,使镍铬合金的氧化模式由内氧化转变为外氧化,致使氧化反应仅在表面进行; 
        低温短期热循环稳定性好,且抑制了磁性转变; 
        耐核辐射能力强。N型热电偶取消了K型中的易蜕变元素Mn、Co,使抗中子辐照能力进一步加强; 
        在400~1300℃范围内,N型热电偶的热电特性的线性比K型好。 
N型热电偶的缺点: 
        N型热电偶的材料比K型硬,较难加工; 
        价格相对较贵。N型热电偶的热膨胀系数要比不锈钢低15%,因此N型铠装热电偶的外套管应采用NiCrSi/NiSi合金; 
        在-200~400℃范围内非线性误差较大

 

 
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