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带您全面认识关于热电偶的18个知识汇总

来源:发表时间:2019-04-26


      对于热电偶你了解多少,下面上海自动化仪表三厂的小编带您全面认识关于热电偶的18个知识汇总。
1、什么尺寸的热电偶套管适合我的应用?
根据您的系统设计,您需要知道:
      工作温度(°C)
      工作压力(bar),比容(m3 / kg)
      速度(m / s)
      一旦建立起来,您就可以参考ASME标准PTC 19.3 TW-2010热套管部分,该部分将完成井设计的计算。
以下是您可以遵循的一些基本规则:
      通常,较高的流速需要较短的热电偶套管。
      确保热套管材料与浸入其中的介质兼容。
      经济的焊接热电偶套管可用于低流量应用,例如一些HVAC冷却器管线(通常小于1-3英尺/秒)。
      锥形热电偶套管通常比步进(减小尖端)热电偶套管更适合于高流速。
2、什么是高温计并解释其工作原理?
      高温计是一种非接触式设备,可拦截和测量热辐射。在不与辐射体接触的情况下,该过程称为高温测定法。该设备可用于确定物体表面的温度。高温计严格按照黑体辐射原理工作。在这里,目标的发射率起着重要作用,因为它决定了目标对高温计的亮度。由于其高精度,高速度,经济性和特定优点,它在许多工业应用中被广泛用作标准程序。
工作:
      光学系统从物体收集可见光和红外能量并将其聚焦到探测器上。
      检测器接收来自光学系统的光子能量并将其转换为电信号以驱动温度显示或控制单元。
3、热电偶测量连接点
      当需要最大灵敏度和最快响应时,建议使用暴露(测量)结来测量流动或静态非腐蚀性气体温度。虽然热响应较慢,但绝缘结更适合腐蚀性介质。在一些以上热电偶连接到相关仪器的应用中,绝缘可能对于避免测量电路中出现的杂散信号至关重要。如果没有指定,这是标准。接地(接地)接头也适用于腐蚀性介质和高压应用。它提供比绝缘结更快的响应和暴露结不提供的保护。
4、热电偶标准
      ASTM E 235:用于核或其他高可靠性应用的热电偶,护套,K型和N型的标准规范。
      ASTM E 839:护套热电偶和护套热电偶材料的标准试验方法。
      ASTM E 220:通过比较技术校准热电偶的试验方法
      ASTM E 230:标准化热电偶的规格和温度 - 电动势表。
      ASTM E 585:压实MI,MS,贱金属热电偶电缆的标准规范。
      ASTM E 608:压实MI,MS,贱金属热电偶的标准规范。
      ASTM E 696:钨 - 铼合金热电偶线的标准规范。
      ASTM E 1652:用于金属护套PRT,贱金属热电偶和贵金属热电偶的氧化镁和氧化铝粉末和可压碎绝缘子的标准规范。
      IS 12579:贱金属矿物绝缘热电偶电缆和热电偶规范。
      GB / T 1598- 2010:铂热电偶中国标准。
      IEC 584:热电偶的国际标准。
5、热套管的应用
      热电偶套管为温度探头提供保护,防止不利的操作条件,如腐蚀性介质,物理冲击(例如熔炉中的熟料)和高压气体或液体。它们的使用还允许快速简便的探针互换,而无需“打开”过程。
主要应用领域是:
      保护管用于热电偶
      确保高压应用的完整性
      较小的井用于低压应用
      直井用于腐蚀性和腐蚀性环境
      对于需要快速响应温度变化的应用,可以在制造的口袋上安装减少的尖端。
      一体式热电偶套管适用于最高工艺负载,具体取决于其设计。因此,在石油化学工业中,现在几乎只使用单件式热电偶。
6、热电偶结构的类型
      最常用的有两种类型的热电偶结构。这些是矿物绝缘(MI)热电偶和非MI热电偶。
7、矿物绝缘热电偶:
      氧化镁绝缘热电偶用于许多工艺和实验室应用。它们坚固耐用且可弯曲,其相当高的额定温度使上海自动化仪表三厂热电偶成为众多温度测量应用的热门选择。上海自动化仪表三厂传感器通过将一个或多个元件放入合适材料和尺寸的护套中,使用松散填充或可压碎的氧化镁粉末或绝缘体将元件与其自身和护套隔离,然后将填充的护套铆接或拉伸至其最终缩小尺寸。模锻工艺生产出具有高度压实的上海自动化仪表三厂绝缘的元件,并在元件本身及其护套之间提供高介电强度绝缘。矿物绝缘热电偶由嵌入密集填充的耐火氧化物粉末中的热电偶线组成,所有热电偶绝缘均封闭在无缝拉制金属护套(通常为不锈钢)中。在一端,芯和护套由“热”结焊接。在另一端,热电偶连接到延长线,连接头或连接器的“过渡”。
非MI热电偶
      在非MI热电偶中,热电偶线或者用陶瓷珠绝缘,或者在陶瓷绝缘之后,用金属护套(通常是不锈钢)覆盖,并且提供某种形式的终端(例如,延伸引线,连接头或连接器)。在这种结构中,当提供护套保护时,热电偶线免受测量环境的影响。护套材料取决于测量环境,通常使用不锈钢。根据腐蚀性环境选择鞘改变。这种结构不具备灵活性,并且不具备小尺寸。机械强度不太好。在非MI结构中,根据适用性,护套可以是陶瓷或金属。暴露,接地和未接地的所有类型的接头都在MI和非MI结构中形成。
8、热电偶的特性
温度读数的容差
      公差表示通过从适用的温度EMF表转换的标准温度中减去温度读数或热结温度而获得的最大允许值。最高工作温度工作温度限制是指热电偶可在空气中连续使用的温度上限。最大限度是指由于不可避免的情况,热电偶可以在短时间内暂时使用的温度上限。
影响热电偶寿命的主要因素是:
      温度:当温度升高50°C时,热电偶寿命降低约50%。
      直径:通过使导线直径加倍,寿命增加2-3倍。
      热循环:当热电偶暴露于从室温到500°C以上的热循环时,与在相同温度下连续使用的热电偶相比,它们的寿命降低约50%。
      保护:当热电偶被保护套覆盖并放入陶瓷绝缘体中时,它们的寿命会大大延长。
热电偶响应时间
      热电偶的响应时间通常定义为热电压(输出)达到阶跃变化温度最大值的63%所需的时间。取决于几个参数,包括热电偶尺寸,结构,尖端配置和传感器所在介质的性质。
浸入长度
      热电偶组件是“尖端”传感装置,根据其结构将它们借给表面和浸没应用。但是,必须小心使用浸入式,以避免由于过程中的斯特马传导引起的误差,这可能分别导致读数高或低。一般规则是将介质浸入其外径至少为其外径的4倍; 没有定量数据适用,但必须小心谨慎才能获得有意义的结果。
表面温度测量
      尽管热电偶组件主要是尖端传感装置,但保护管的使用使得表面传感变得不切实际。在物理上,探头不适合表面呈现,蒸汽传导会导致读数错误。如果要将热电偶可靠地用于表面感应,则必须将其暴露在外,焊接接头处的热质量非常小,或者安装在一个结构中,这样可以在连接到表面时实现真正的表面接触。
9、Thermowell Tip型材
以下是不同的热套管尖端轮廓:
圆锥
      外径沿浸入长度逐渐减小。用于高速应用。
扁平尖端
      它的一端有平坦的表面。用于低压应用或热套管周围的流动特性不重要。
圆顶提示
      这种热电偶套管在热电偶套管的一端具有半球形尖端。
      用于高压应用或热套管周围的流动特性很重要。
      这确保了高度的机械强度而不会损失指示器的灵敏度或准确度
球形尖端
      对于球形尖端,使用特殊钻头,尖角为118oC,用于生产热套管。
      为了实现可能的均匀壁厚,尖端为球形或球形。
      用于高压应用或热套管周围的流动特性很重要。
      这确保了高度的机械强度而不会损失指示器的灵敏度或准确度。
10、热电偶套管的基本结构
      Q尺寸:过程连接或法兰热侧的井柄最厚部分。它取决于孔径和过程连接尺寸。
      孔径尺寸热电偶套管的内径。换句话说,热电偶套管或保护管的内部圆柱形腔的直径标准孔尺寸为6.5毫米,8.5毫米。浸入(“U”)长度:延伸到过程区域中的安装螺纹,法兰,衬套等下方的热电偶套管或保护管的长度。“U”长度是从过程连接的底部到热电偶套管的尖端测量的。滞后延伸(“T”)长度:除了标准头部长度之外,热电偶套管的长度,使热电偶套管的头部可以接近,这使探头能够延伸穿过绝缘体或墙壁。内部安装螺纹:热电偶套管内的螺纹,用于连接热电偶套管组件的接头和接头延伸部分的温度装置。
11、热套管的测试
      材料测试
      尺寸测试
      静水压力测试
      染料渗透检验
      造影
12、如何选择热电偶?
      由于热电偶在宽温度范围内测量并且可以相对坚固,因此热电偶经常用于工业中。
以下标准用于选择热电偶:
      温度范围
      热电偶或护套材料的耐化学性
      耐磨和抗振动
      安装要求(可能需要与现有设备兼容;现有孔可能决定探头直径)
13、热电偶的响应时间是多少?
      时间常数定义为传感器在特定条件下达到温度阶跃变化的63.2%所需的时间。传感器需要五个时间常数才能接近100%的阶跃变化值。暴露的结热电偶提供最快的响应。而且,探针鞘直径越小,响应越快,但最高温度可能更低。但请注意,有时探头护套无法承受热电偶类型的整个温度范围。
14、我们如何知道选择哪种交叉点类型?
      带护套的热电偶探头有三种接点类型之一:接地,不接地或暴露。
      在接地连接探头的尖端,热电偶线物理连接到探头壁的内部。
      这导致从外部,通过探针壁到热电偶结的良好热传递。
      在未接地的探头中,热电偶接头与探头壁分离。
      响应时间比接地方式慢,但未接地提供电气隔离。
15、如何选择热电偶,电阻温度探测器(RTD),热敏电阻和红外设备?
      您必须考虑各种传感器的特性和成本以及可用的仪器。此外,热电偶通常可以在很宽的温度范围内测量温度,价格便宜且非常坚固,但它们不如RTD和热敏电阻那样准确或稳定。RTD是稳定的,具有相当宽的温度范围,但不像热电偶那样坚固且便宜。由于它们需要使用电流进行测量,因此RTD会因自热而出现不准确的情况。热敏电阻往往比RTD或热电偶更精确,但它们的温度范围更为有限。他们也受到自我加热。红外传感器可用于测量高于任何其他设备的温度,并且不会直接接触被测表面。然而,它们通常不那么准确并且对表面辐射效率(或更确切地说,表面发射率)敏感。使用光纤电缆,它们可以测量不在直接视线范围内的表面。
16、什么是热电偶类型?
      热电偶有不同的金属组合或校准组合。最常见的是“基础金属”热电偶,称为J,K,T,E和N型。还有高温校准 - 也称为贵金属热电偶 - R,S,C和GB型。K型热电偶因其低成本和温度范围而被称为通用热电偶。这种高温电线/热电偶采用多种材料生产,可提供PVC,FEP,TFE,PFA,玻璃纤维和Ceramaflex绝缘材料。但是,如果您在规格表上看到它以“类型”引用,则描述是指用于导线导体的金属合金的种类:
      E = Chromel / Constantan
      键入J =铁/康斯坦丁
      K型= Chromel / Alumel
      N = Nicrosil / Nisil
      T型=铜/康斯坦
      当“X”跟随字母表示电缆中使用了哪种合金时,电缆为延伸等级。在这些情况下,电缆类型列为EX型,JX型,KX型,NX型或TX型。
图1
17、热电偶级电线和延长级电线有什么区别?
      这根导线用于制作仪器的感应点,其中延伸级导线仅用于将热电偶信号从探头延伸回读取信号的仪器。
18、热电偶材料选择?
      各种护套材料取决于应用。以下列表将帮助您做出最佳选择:
304 SS
      最高温度为1650°F(900°C),是最广泛使用的低温护套材料。它具有良好的耐腐蚀性,但在900°F至1600°F(480至870°C)的范围内会发生碳化物沉淀。
310 SS
      最高温度2100°F(1150°C),具有良好的机械和耐腐蚀性,类似于304 SS。非常好的耐热性。不像304 SS那样具有延展性。
316 S
      最高温度1650°F(900°C),具有奥氏体不锈钢的最佳耐腐蚀性。碳化物沉淀在900°F至1600°F(480至870°C)之间
Inconel?
      最高温度2150°F(1175°C),是最广泛使用的热电偶护套材料。良好的高温强度,耐腐蚀性,耐氯离子应力腐蚀,开裂和氧化。不要在含硫环境中使用。
哈氏合金X
      最高温度2200°F(1205°C),广泛用于航空航天应用。耐氧化,还原和中性的大气条件。优异的高温强度。

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