習(xí)水動力電纜KC-GAVPV補償導(dǎo)線-長沙礦冶熱電偶冷端的溫度補償 由于熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時),而測溫點到儀表的距離都很遠(yuǎn),為了節(jié)省熱電偶材料,降低成本,通常采用補償導(dǎo)線把熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi),連接到儀表端子上。必須指出,熱電偶補償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極,使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上,它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響,不起補償作用。因此,還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。 在使用熱電偶補償導(dǎo)線時必須注意型號相配,極性不能接錯,補償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。 熱電阻 熱電阻是中低溫區(qū)zui常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量精確度是zui高的,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫,而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。 1、熱電阻測溫原理及材料 熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用zui多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。 2、熱電阻的類型 1)普通型熱電阻 從熱電阻的測溫原理可知,被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的,因此,熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。
2)鎧裝熱電阻 鎧裝熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體,它的外徑一般為φ2--φ8mm,zui小可達φmm。與普通型熱電阻相比,它有下列優(yōu)點:①體積小,內(nèi)部無空氣隙,熱慣性上,測量滯后小;②機械性能好、耐振,抗沖擊;③能彎曲,便于安裝④使用壽命長。 3)端面熱電阻 端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制,緊貼在溫度計端面。它與一般軸向熱電阻相比,能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度,適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。 4)隔爆型熱電阻 隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒,把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi),生產(chǎn)現(xiàn)場不會引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級區(qū)內(nèi)具有爆炸危險場所的溫度測量。習(xí)水動力電纜KC-GAVPV補償導(dǎo)線-長沙礦冶
由熱電偶的測溫原理可知,熱電偶產(chǎn)生的熱電勢與熱端(又稱測量端)、參比端(又稱冷端)的熱電勢有關(guān),只有參比端溫度t1 為零或恒定不變,熱電勢才是熱端溫度的單值函數(shù)(見圖1)。如果不補償?shù)脑?,則熱電偶的參比端溫度與儀表接線端溫度t2間的溫差t1-t2越大,測量誤差也越大。由于大多數(shù)熱電偶的熱電勢與溫度的關(guān)系近似線性,所以造成的測量誤差大致等于上述溫差。以K 分度號的鎳鉻-鎳硅熱電偶為例,當(dāng)t1=50℃,t2=20℃時,如熱端溫度為1000℃,則顯示溫度僅969℃,誤差達31℃。 實際應(yīng)用時,由于熱電偶參比端的接線盒通常暴露在大氣中,溫度變化較大,如不采取措施,接線盒內(nèi)溫度既不可能為零,也不可能保持某個溫度恒定不變,由此引起測量誤差。由于與熱電偶相連的二次儀表(如顯示器、記錄儀)、I/O插卡等均帶環(huán)境溫度補償,可對這些裝置與熱電偶的接線點(即儀表接線端)溫度t2進行補償。由此可見,關(guān)鍵是如何對熱電偶的參比端溫度t1 進行補償。目前有多種參比端補償方法,如恒溫法、補償電橋法、補償熱電偶法、補償導(dǎo)線法等,但zui常用的就是補償導(dǎo)線法。
按熱電偶中間溫度定則,熱電偶測溫回路的總電勢值只與熱端和參比端的溫度有關(guān),而不受中間溫度變化的影響,所以可用與熱電偶材料相匹配的補償導(dǎo)線來代替需要延伸的貴重?zé)犭娕疾牧?,將參比端由熱電偶接線盒延伸到儀表接線端,由補償導(dǎo)線對原參比端溫度進行補償。 補償導(dǎo)線除了可減少測量誤差外,還有以下優(yōu)點:可改善熱電偶測溫線路的物理性能和機械性能,如采用多股線芯或小直徑補償導(dǎo)線可提高線路的柔韌性,使連接方便,也易于屏蔽習(xí)水動力電纜KC-GAVPV補償導(dǎo)線-長沙礦冶外界干擾;可降低測量線路成本。
從原理上分延長型和補償型,延長型其合金絲的名義化學(xué)成分與配用的熱電偶相同,因而熱電勢也相同,在型號中以"X"表示,補償型其合金絲名義化學(xué)成分與配用的熱電偶不同,但在其工作溫度范圍內(nèi),熱電勢與所配用熱電偶的熱電勢標(biāo)稱值相近,在型號中以"C"表示。 從補償精度分普通級和精密級,精密級補償后的誤差大體上只有普通級的一半,通常用在測量精度要求較高的地方。如S、R分度號的補償導(dǎo)線,精密級的允差為±2.5℃,普通級的允差為±5.0℃;K 、N分度號的補償導(dǎo)線,精密級的允差為±1.5℃,普通級的允差為±2.5℃。在型號中普通級的不標(biāo),精密級的加"S"表示。 從工作溫度分一般用和耐熱用,一般用工作溫度為0 ~ 100℃(少數(shù)為0 ~ 70℃);耐熱用工作溫度為0 ~ 200℃。 此外,可以線芯多少分為單股和多芯(軟線)補償導(dǎo)線,以是否帶屏蔽層分為普通型和屏蔽型補償導(dǎo)線,還有于防爆場合的本質(zhì)安全電路用的補償導(dǎo)線。
有時可根據(jù)資料所列補償導(dǎo)線的材料、絕緣層及護套顏色判斷,但由于國內(nèi)新舊標(biāo)準(zhǔn)、IEC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定有差異,用這個方法對補償導(dǎo)線的分度號和極性常常難以準(zhǔn)確判斷。 zui可靠zui常用的方法是測試法,就是將補償導(dǎo)線的兩端剝?nèi)ソ^緣層,把兩根導(dǎo)線絞合在一起制成熱電偶的熱端,放到沸騰的水中,兩根導(dǎo)線的另一端與直流電位差計相連(不應(yīng)該與動圈式直讀mV 表相連,因測量時取電流其讀數(shù)偏低),將測得的熱電勢與表1比較,與之zui接近的即為補償導(dǎo)線的分度號,根據(jù)電位差計的正負(fù)極可確定補償導(dǎo)線的極性。由于測試時由補償導(dǎo)線構(gòu)成的熱電偶的參比端溫度不一定是0℃,例如是20℃,則所測熱電勢低于參比端為0℃的熱電勢值。以某種不明分度號的補償導(dǎo)線為例,如參比端溫度約20℃,測量值如在3.928±0.150mV范圍內(nèi),則可判斷這種補償導(dǎo)線的分度號是K。3.928是K分度號熱電偶100℃和20℃時熱電勢的差值,0.150是K分度號普通級補償導(dǎo)線的允差。
我們知道,補償導(dǎo)線只是把熱電偶的參比端延長,起到移動參比端位置的作用,延伸后的參比端溫度應(yīng)當(dāng)恒定或配用本身具有參比端溫度自動補償?shù)难b置,否則仍可能因新的參比端溫度變化引起測量誤差。 比如在儀表盤內(nèi)接線時,由于常用盤裝顯示器、記錄儀本身因通電而發(fā)熱,使其接線端子處的溫度高于儀表盤接線端子處的溫度。當(dāng)熱電偶的補償導(dǎo)線引進儀表盤后,如果將其接到儀表盤的接線端子上,而儀表盤的接線端子與儀表接線端子間用銅線連接,則因上述溫差存在將造成測量誤差。所以將補償導(dǎo)線跨過儀表盤的接線端子直接與儀表的接線端子相連。
對早期配熱電偶的動圈式儀表來說,有5Ω、15Ω兩種線路電阻的要求,當(dāng)熱電偶安裝地點離動圈表較遠(yuǎn)時,或采用分度號K、N、E、J、T等包含有銅鎳材料的補償導(dǎo)線時,其線路電阻較大,選用時要注意選較大截面的補償導(dǎo)線。比如選用外接15 Ω線路電阻 E分度號的動圈式儀表時,其配用的補償導(dǎo)線截面為1.0 mm2、2.5 mm2 ,而對應(yīng)的單位長度線路電阻分別為 1.25Ω/m和 0.5Ω/m, 則補償導(dǎo)線的zui大允許長度僅為 12 m和 30 m。設(shè)計時如不留心,這個長度很容易超過,造成測量誤差。
同稱為鉑銠-鉑的熱電偶有R、S兩種分度號,分別代表鉑銠13-鉑和鉑銠10-鉑熱電偶,前者在國內(nèi)應(yīng)用較少, 但其熱電勢較大(1600℃時R、S分度熱電偶的熱電勢分別為18.849mV和16.777 mV),而在低溫段 100℃ 時兩者ZRC-KX-HS105-FPV-IA、ZR-KX-HS105-FPF-IA、ZRC-KX-HS105-FPVR-IA、ZRC-KX-HS105-FFRP-IA、KX-HS105-FVP、ZRC-TX-HS105-FPF-IA、ZR-KC-GBVVR2、KX-GA-YVVRP、KC-GA-YVVRP、KX-GA-YVVPR、KC-GA-YVVPR、KX-GA-YVVRP2、ZR-KX-GA-YVVRP、KX-GB-YVVRP、KX-GS-YVVRP、ZR-KCP-GBVVR2、IA-KX-GA-YVVRP、EX-GA-YVVRP、NH-KX-GA-YVVPR、TX-GA-YVVPR、JX-GA-YVVRP2、ZR-KX-GA-YVPVRP、WC3/25-GB-YVVRP、WC5/26-GS-YVVRP、KC-HA-FG、KC-HS-FG、KC-H-FG、KC-HA-FGR、KC-HS-FGR、KC-H-FGR、KC-HA-FGP、KC-HS-FGP、KC-H-FGP、KC-HA-FGPR、KC-HS-FGPR、KC-H-FGPR、KC-HA-GG、KC-HS-GG、KC-H-GG、KC-HA-GGR、KC-HS-GGR、KC-H-GGR、KC-HA-GGP、KC-HS-GGP、KC-H-GGP、KC-HA-GGPR、KC-HS-GGPR、KC-H-GGPR、KX-HA-FG、KX-HS-FG、KX-H-FG、KX-HA-FGR、KX-HS-FGR、KX-H-FGR、KX-HA-FGP、KX-HS-FGP、KX-H-FGP、KX-HA-FGPR、KX-HS-FGPR基本*(R、S 分度號的熱電勢分別為 0.647 mV和0.646 mV),200 ℃時稍有差別(R、S 分度號的熱電勢分別為 1.467 mV和1.441mV),所以目前國內(nèi)市場上R、S分度號的補償導(dǎo)線是通用的。如將市場上通常采購得到的S分度號的補償導(dǎo)線用于R分度號的熱電偶,在100℃以下*,即使到了耐熱用補償導(dǎo)線的極限溫度200℃,當(dāng)熱電偶的熱端溫度分別為600℃、1000℃、1300℃時,所引起的誤差僅為 2.5℃、2.2℃、2.0℃。
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