工业常用热电偶的选择及安装.doc

工业常用热电偶的选择与安装 计量理化检测中心 刘福胜 [摘要]：工业生产过程中，绝对离不开温度测量和控温环节，这是对金属等材料热加工的必要手段。温度的测量由一次测温元件热电偶、补偿导线和二次显示/记录仪表构成。这其中热电偶测温部位既工作端，要被放置到热源之中，因此，极易受到高温及腐蚀性气体的烧蚀和氧化，严重缩短热电偶的使用寿命，降低测量精度，并且会出现示值偏差和数值跳变。另外，根据热电偶的工作原理，其输出微弱的mV级温差电势，还会因冷端（参考端）温度的变化而变化，因此，还必须采用配套的补偿导线（延长导线）连接二次仪表，以保持冷端环境温度的相对恒定，确保示值的真实与稳定。综合而言，对测温系统中热电偶的根本要求是：保证有足够的测量精度和灵敏度，要廉价耐用；并易于安装更换和检定维护等工作。 [关键词]? 热电偶???温差电势 ?补偿导线 安装 ?? 1 热电偶结构 1.1热电偶高温真空气氛炉温，耐酸碱耐冲刷使用寿命长热电偶的种类 2.1工业热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类所标准热电偶是指国家标准规定其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一标准分度表，有与其显示仪表可供选用。非标准化热电偶没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量使用范围数量不及标准化热电偶，。我国从1988年1月1日起，热电偶热电阻全部按IEC国际电工委员会标准生产，并指定七种热电偶为我国统一设计型电偶。S型 铂铑10—铂热电偶 R型 铂铑13—铂热电偶 B型 铂铑30—铂铑6热电偶 K型 镍鉻—镍硅热电偶 E型 镍鉻—铜镍合金（康铜）热电偶 J型 铁—铜镍合金（康铜）热电偶 T型 铜—铜镍合金（康铜）热电偶 2.2 S、B型热电偶同属于贵重金属热电偶，电极丝直径0.5mm，允许偏差±0.015mm。 S型热电偶正极（SP）名义化学成分为铂铑合金，含90%的铂，含10%的铑；负极（SN）为纯铂，故又称作单铂铑热电偶。其长期工作温度为+1300 ℃，短期最高工作温度+1600 ℃。S型热电偶具有准确性高，输出热电势稳定，耐高温且特别适应氧化性和惰性气体氛围中使用。鉴于其优良的物理和化学综合性能，符合国际温标使用热电偶，长期以来一直作为我国国际温标的内插仪器。 R型热电偶正极（RP）名义化学成分为铂铑合金，含87%的铂，含13%的铑；负极（RN）为纯铂。其长期工作温度和短期最高工作温度与S型热电偶相同，由于R型热电偶的综合性能与S型热电偶并无明显差异，所以，在我国获得重视的程度远低于S型热电偶，R型热电偶除在进口设备中有所应用外，国内测温很少采用。 B型热电偶正极（BP）名义化学成分为铂铑合金，含70%的铂，含30%的铑；负极（BN）仍然为铂铑合金，含94%的铂，含6%的铑，故又称作双铂铑热电偶。其长期工作温度为+1600 ℃，短期最高工作温度+1800 ℃。B型热电偶是常见贵金属电偶中测温范围最宽，测温上限最高，准确度最高，寿命最长和工作性能最稳定的热电偶，尤其适用于氧化性和惰性气体中，短期还可应用在真空环境里，但不适用还原性气体与含有金属或非金属蒸汽环境中。另外，B型热电偶在0—+50℃范围内的热电势低于3μV，所以无须使用补偿导线连接仪表，普通纯铜导线即可，非常适用炼钢炉钢水的快速测温。 2.3 K型、E型、J型和T型均为廉价金属常用热电偶，电极丝直径在1.5—3.2mm之间。 K型热电偶正极（KP）名义化学成分比例为：Ni：Cr=90：10；负极（KN）名义化学成分比例为：Ni：Si=97：3。K型热电偶常用测量温度在+1000 ℃以下，极限测量范围为-270—+1300 ℃。它具有输出热电势大，约为0.040mV/℃，灵敏度高、线性度好、重复性和稳定性较佳，适用于氧化性或中性气体介质中，虽然测量精度稍低，但价格低廉，完全能覆盖+1000 ℃测温范围的应用。K型电偶应用量是其它廉价热电偶的总和，足见其应用之广泛。 E型热电偶偶尔又被称作镍鉻—康铜热电偶，正极（EP）为镍鉻合金，其名义化学成分比例同K型热电偶正极完全相同，负极（EN）为铜镍合金，名义化学成分为：55%的铜，45%的镍及少量的锰、钴、铁等微量元素。E型热电偶输出的热电势以及灵敏度堪称廉金属热电偶之首，约为0.060mV/℃，应用范围-200—+900℃之间，低于K型热电偶，虽然稳定性较好，但线性度不佳，使用范围较窄。 J型热电偶正极（JP）的名义化学成分为纯铁，负极（JN）为铜镍合金，虽与E型热电偶的负极称谓相同，但其化学成分略有差异，所以不具备可替换性。J型热电偶测温范围较窄，仅在+300—+600℃之间，极限测量温度在-200—+1200℃。它具有线性度好，热电动势大（0.050mV/℃），灵敏度高，稳定性和线性度较好及价格便