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補償導線與熱電偶是否匹配問題

2017年11月10日 14:53 互聯(lián)網(wǎng) 作者: 用戶評論(0

  熱電偶補償導線是一對化學成分不同的金屬導線,在一定溫度范圍內(nèi)與其所配接的熱電偶具有相同的溫度———熱電勢關(guān)系。熱電偶與二次儀表之間利用補償導線連接,如果極性接得正確,就相當于熱電極延長,使熱電偶的冷端延長到溫度較低(最理想的溫度是0℃)且穩(wěn)定的場合,以便進行冷端溫度補償,從而達到精確測溫的目的。而補償導線的價格卻比相應的熱電極便宜得多。

  下面介紹一下補償導線與熱電偶是否匹配的相關(guān)問題。

  1、補償導線與熱電偶反接

  如果將補償導線的正負極與熱電偶正負極接反,而熱電偶的正負極與儀表的正極連接是正確的,以K型偶為例見下圖所示。這種錯誤在應用中比較普遍,因為連接后,被控制對象的溫度變化趨勢與顯示儀表是一致的。加之目前熱電偶補償導線產(chǎn)品很多標注不規(guī)范,難以辨認;有些甚至是生產(chǎn)廠家將顏色標錯。下面分析由于這種情況所產(chǎn)生的誤差。

補償導線與熱電偶是否匹配問題

  如果正確連接,儀表所接收的總熱電勢為

補償導線與熱電偶是否匹配問題

  因為連接的錯誤,根據(jù)中間導體定律,儀表所接收的總熱電勢為

補償導線與熱電偶是否匹配問題

  對于KX延伸型補償導線,有

補償導線與熱電偶是否匹配問題

  計算,儀表測量值由此產(chǎn)生誤差為

補償導線與熱電偶是否匹配問題

  一般工業(yè)爐附近的溫度,至少比控制間的溫度高8℃。那么由此產(chǎn)生誤差正好是補償導線補償值的2倍。對于K型偶,微分電勢值基本在40℃/(μV)左右,測量溫度大約比實際溫度低16℃。如果控制溫度設定在600℃,實際溫度應該在616℃左右。

  從上面的分析可以看出,當熱電偶補償導線正負極接反,不僅沒有起到補償作用,誤差比不接補償導線還增加一倍,因此補償導線在連接時一定要注意極性。

  如果不能確定熱電偶補償導線極性時,可以取一段補償導線,將一端絕緣去掉后擰在一起,放在熱水杯中,用普通萬用表直流電壓量程最低檔測量另一端的2根線,萬用表上會顯示測量電壓的正負,信號的正極為補償導線的正極。

  2、補償導線的選材與熱電偶的要求不符

補償導線與熱電偶是否匹配問題

  有的測溫現(xiàn)場采用的是鎳鉻—鎳硅熱電偶,而卻配用了鎳鉻—考銅或鉑銠—鉑熱電偶補償導線。這均不能發(fā)揮其正確的補償作用,前者導致過補償,實際爐溫低于儀表的指示值,后者導致欠補償,實際爐溫高于儀表的指示值。設熱電偶接線盒處的溫度tn為100℃,而補償導線與儀表的接線端處溫度t0為0℃,在此情況下,熱電偶所需的

  補償電勢為eab(100,0)=4.095mv,前者補償導線的補償電勢應為ea′b′(100,0)=6.317mv,則過補償2.222mv,后者的補償電勢為ea′b′(100,0)=0.645mv,則欠補償為3.450mv,產(chǎn)生的補償差值相當大。

  3、補償導線長度不足引起導線混用

補償導線與熱電偶是否匹配問題

  加熱設備距儀表柜比較遠,補償導線長度有限用普通銅導線代替,會出現(xiàn)欠補償?shù)那闆r,見上圖圖所示。圖中(a)的欠補償電勢為ea′b′(tn,tn′),所出現(xiàn)的補償差值均難以實際測出。

  在上述情況下如采用熱電偶橋式溫度補償器,不僅可以解決補償導線長度不足的問題,而且溫度的補償也可定值(20℃),二次儀表表示值只要按20℃進行補償即可。但這只適用于不具有熱電偶冷端溫度自動補償部件的儀表,如動圈式溫度指示調(diào)節(jié)儀、計算機等,但溫度補償器所處的環(huán)境溫度不得高于50℃。

  4、熱電偶接線盒的溫度過高

  有的鹽浴爐采用直型熱電偶接線盒的溫度高達200℃以上,雖也采用了補償導線,但已超出規(guī)定溫度范圍,其補償效果受到嚴重影響,所產(chǎn)生的補償差值難以估計,只能采用現(xiàn)場校對的辦法進行比較,在此情況下,需改換直角形熱電偶,其接線盒可免受鹽浴液面的直接熱輻射作用。

  注意事項

 ?、傺a償導線的選擇

  補償導線一定要根據(jù)所使用的熱電偶種類和所使用的場合進行正確選擇。例如,K型偶應該選擇K型偶的補償導線,根據(jù)使用場合,選擇工作溫度范圍。通常KX工作溫度為(-20~100℃,寬范圍的為(25200℃。普通級誤差為±25℃,精密級為±15℃。

  ②接點連接

  與熱電偶接線站2個接點盡可能近一點,盡量保持接點溫度一致。與儀表接線端連接處盡可能溫度致,儀表柜有風扇的地方,接點處要保護不要使風扇直吹到接點。

 ?、凼褂瞄L度

  因為熱電偶的信號很低,為μV級,如果使用的距離過長,信號的衰減和環(huán)境中強電的干擾偶合,足可以使熱電偶的信號失真,造成測量和控制溫度不準確,嚴重時會產(chǎn)生溫度波動。

  通常使用熱電偶補償導線的長度控制在15m內(nèi)比較好,如果超過15m,建議使用溫度變送器進行傳送信號。溫度變送器是將溫度對應的電熱值轉(zhuǎn)換成直流電流傳送,抗干擾強。

  ④布線

  補償導線布線一定要遠離動力線和干擾源。在避免不了穿越的地方,也盡可能采用交叉方式,不要平

  ⑤屏蔽補償導線

  為了提高熱電偶連接線的抗干擾性,可以采用屏蔽補償導線。對于現(xiàn)場干擾源較多的場合,效果較好。但是一定要將屏蔽層嚴格接地,否則屏蔽層不僅沒有起到屏蔽的作用,反而增強干擾。

  結(jié)論

  目前,熱電偶這一測溫裝置在工業(yè)測溫中被廣為應用,但必須配接相應的補償導線,正負極務必連接正確,這樣才可獲得預期的補償效果,否則,得不償失,會造成難以彌補的損失。此外,應用有足夠長的補償導線。

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( 發(fā)表人:羅勇杰 )

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