热电偶的工作原理及结构

热电偶工作原理及结构 检修岗位 1.懂工作原理 1.1 热电偶测温原理 两种电子密度不同的导体构成闭合回路,如果两接头的温度不同,回路中就有电流 产生,这种现象成为热电现象,相应的电动势成为温差电势或热电势,它与温度有一定的函数 关系,利用此关系就可测量温度。 这种现象包含的原理有: 帕尔帖定理----不同材料结合在一起,在其结合面产生电势。 汤姆逊定理---由温差引起的电势。 当组成热电偶的导体材料均匀时,其热电势的大小与导体本身的长度和直径大小无关,只 与导体材料的成分及两端的温度有关。因此,用各种不同的导体或半导体可做成各种用途的 热电偶,以满足不同温度对象测量的需要。 1.2 热电偶三大定律 均质导体定律 由单一均质金属所形成 之封闭回路，沿回路上每一 点即使改变温度也不会有电 流产生。亦即，E = 0。 由 2 种均质金属材料 A 与 B所形成的热电偶回路中， 热电势 E 与接点处温度 t1、 t2的相关函数关系，不受 A 与 B 之中间温度 t3与 t4之影 响。 中间金属定律 在由 A与 B 所形成之热 电偶回路两接合点以外的任 意点插入均质的第三金属 C， C 之两端接合点之温度 t3若 为相同的话，E 不受 C 插入之 影响。 在由 A与 B 所形成之热 电偶回路，将 A 与 B 的接合 点打开并插入均质的金属 C 时，A 与 C 接合点的温度与打 开前接合点的温度相等的 话，E 不受 C插入的影响。 如右图所示，对由 A 与 B 所形成之热电偶插入第 3 之中间金属 C，形成由 A 与 C、C与 B之 2 组热电偶。接 合点温度保持 t1与 t2的情况 下，EAC + ECB = EAB。 中间温度定律 如右图所示任意数 的异种金属 A、B、C‧ ‧ ‧ G 所形成的封闭回路，封闭回 路之全体或是全部的接合点 保持在相等的温度时，此回 路的 E=0。 如右图所示，A与 B 所形成之热电偶，两接合点 之温度为 t1与 t2 时之 E为 E12，t2 与 t3 时之 E 为 E13 的话，E12 + E23 = E13。此 时，称 t2 为中间温度。 以中间温度 t2 选择如 0℃这样的标准温度，求得相 对 0℃任意的温度 t1、t2、 t3‧ ‧ ‧ tn之热电动势，任 意两点间之热电动势便可以 计算求得。 如右图所示，对于使用补偿 导线之热电偶回路适用以上 之观念。A与 B 为热电偶，C 与 D 为 A、B用之补偿导线， M 为数字电压计，计算后可得 下面关系式： E = EAB (t1) － EAB (t3) 也就是说，M 所测定之电 位差是由 t1、t3所决定，不 受 t2之影响。 2.懂设备结构 2.1 热电偶的结构 热电偶是有两根不同导体(或称电极)构成的.这两根导体一端焊接在一起,成为热端(或 称工作端),测温时将此端处于被测介质中。另一端称为冷端(或自由端),接入二次仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf (显示 仪表)或电测设备。 a、普通型热电偶:是应用最多的,主要用来测量气体、蒸汽和液体等介质的温度。根据 测温范围及环境的不同,所用的热电偶电极和保护套管的材料也不同,但因使用条件基本类 似,所以这类热电偶已标准化、系列化。按其安装时的连接方法可分为螺纹连接合法兰连接 两种。 b、铠装热电偶:又称缆式热电偶,是由热电极(多数采用的是铂丝,也有用镍丝的)、绝缘 材料(通常为氧化镁粉末)和金属保护管三者结合,经拉制而成一个坚实的整体。 铠装热电偶有单支(双芯)和双支(四芯)之分,其测量端有露头型、接壳型和绝缘型三种基本 形式。 铠装热电偶的参比端(接线盒)形式有简易式、防水式、防溅式、接插式和小接线盒式等。 铠装热电偶具有体积小、精度高、反应迅速、耐震动、耐冲击、机械强度高、可绕性好、寿 命长、便于安装等优点。外形尺寸有 φ 5、φ 6、φ 8 多种,长度为 10~1000mm。 2.2、常用热电偶种类(八种) B 型------铂铑 30-铂铑 6 R 型-----铂铑 13-铂 S 型------铂铑 10-铂 E 型------镍铬-康铜 J 型------铁-康铜 K 型------镍铬 -镍铝 T 型------铜-康铜 N 型------镍铬 硅-镍硅 其中:B、R、S 属于贵金属热电偶;K、E、N、J 属于廉金属热电偶; T 型热电偶用于测量 低温。 3.会异常分析 3.1 热电偶测温系统常见故障原因及处理方法 故障现象 可能原因 处理方法 热电偶比实际值 小 热电极短路 找出短路原因,如因潮湿所至,则需要进 行干燥;如因绝缘端子损坏所至,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 热 电 势 比 实 际 值 大 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 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 4.能遵守 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 纪律 4.1 热电偶安装及 注意事项 软件开发合同注意事项软件销售合同注意事项电梯维保合同注意事项软件销售合同注意事项员工离职注意事项 a 在管道安装中，感温元件的工作端应置于管道中流速最大处。热电偶的保护套管的末端应 越过流束中心线 5~10mm。 b 感温元件与被测介质形成逆流，应迎着气流流向插入，至少应与被测介质流束方向成 90°。 特别情况下也不能顺流安装测温元件，否则会产生测温误差。 c 插深一般不应小于 300mm，如果插入深度不够，外露部分又空气流通，这样所测出的温度 比实际温度低 3~4 度。 d 在测温元件安装时，应防止电磁场干扰的引入而影响准确测量。 在接线时一定要确保良好接触，拧紧空心螺栓，然后盖紧接线盒盖子，对不得不露在空中的 热电偶最好加防雨措施，以防雨淋损坏元件。为保护补偿导线不受外来的机械损伤和由于外 磁场而造成对仪表的影响，补偿导线应加以屏蔽，并且不准有曲折迂回的情况。 e 热电偶和热电阻应尽量垂直装在水平或垂直管道上，安装时应有保护套管，以方便检修和 更换。 f 测量管道内温度时，元件长度应在管道中心线上（即保护管插入深度应为管径的一半）。 g 热电偶的冷端应处在同一环境温度下，应使用同型号的补偿导线，且正负要接对。 h 高温区使用耐高温电缆或耐高温补偿线。 4.2必须遵守的工艺纪律 序号 必 须 不 准 1 拆卸、复装、搬运仪表设备必须使用专用的 工器具，轻拿、轻放 不准碰撞和损伤 2 复装仪表设备紧固件必须完整、齐全，螺栓 均匀用力上紧 不准短缺螺栓和垫圈 3 重要的保护、联锁系统静态试验时，必须从 就地仪表处模拟动作；试验结束后必须马上 恢复就地仪表至正常工作状态 不准从 DCS 系统内强制节点状态进行 试验 4 各测量元件引线必须固定牢固、压接良好； 必须避开热源及机械转动部分 不准乱接乱引；不准使引线受到挤压 或过热影响 5 信号接入 DCS 系统的现场设备,在拆线后必 须将线头包好，防止线路短路或接地而损坏 DCS 系统卡件 线头不准短路、接地