技术资料

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热电偶选型指南

1、热电偶测温范围:

名义使用温度:各类热电偶分度表的分度范围。

最高使用温度:一般指短期极限使用温度。偶丝、绝缘材料和保护套管的耐温性是热电偶选型的3个基本因素,选型时取三种构成材料各自的最低耐温值作为各种材料的极限温度值,并取三种材料的最低耐温值作为该支热电偶的最高使用温度。

推荐最高使用温度:除了考虑三种基本构成材料的最高耐温值外,还要分析直径、长度、测温介质特性等因素对热电偶的影响,以及使用者对热电偶使用寿命的预期等,综合确定热电偶的长期最高使用温度。

2、热电偶/阻响应时间(热电偶响应时间一般在0.15秒之间,直径越小,保护管壁厚越薄,热响应愈快

热电偶响应时间指的是热电偶在温度变化下所需要的时间,从热电偶表面温度改变到电信号反映这一变化的时间间隔。

由于热惰性的存在,热电偶插入被测介质后,其稳定的温度指示值不能立即指示出来,而是逐渐上升,直到测量端吸热放热达到平衡后,才能具有稳定的温度指示值。

影响热电偶响应时间的主要因素:

①材料不同,导热性能也不同,如金属保护管比瓷保护导热好,热惰性小,热电偶达到的稳定时间就短、即响应时间短;

②热电偶的结构、尺寸,如偶丝和保护管的直径愈粗,惰性愈大;管壁愈厚,惰性也愈大,热电偶达到稳定的时间就愈长,即响应时间长;

③响应时间还随着工作状况的变化而不同,相同结构的热电偶在不同的热交换条件下,其响应时间是不同的。


热电偶/阻响应时间参照表


名称

保护管直径大小(mm

热响应时间(s

名称

保护管直径大小(mm

热响应时间(s

铠装热电偶

φ0.25

0.2

铠装热电偶

φ3

2

φ0.5

0.4

φ4

2.5

φ1

0.6

φ5

4

φ1.5

0.8

φ6

6

φ2

1

φ8

8

装配热电偶

(金属保护管)

金属φ16

180

装配热电偶

(非金属保护管)

非金属φ16

240

金属φ20

240

非金属φ25

300

铠装铂电阻

φ5

8

铠装铂电阻

φ5

18

装配铂电阻

φ12

[316L/304]

30-90

装配铜电阻

φ16

[316L/304]

180

φ16

[316L/304]

3、热电偶/阻的精度:

又称允许偏差或 “允差”,指具体一支热电偶的热电特性与该类热电偶的标准分度表的符合程度。热电偶的允差标准只与分度号有关,与结构形式无关。根据与分度表的符合程度把热电偶分为I级、II级、III 级,航天航空用途时还有特I级(AMS2750标准)。


分度号

国际标准允差(单位℃)

航空航天标准允差(单位℃)

I

II

III

AMS2750F

KN

±1.5-40~375)或

0.4%|t|375~1000℃)

±2.5-40~333)或

0.75%|t|333~1200℃)

±2.51.5%|t|

±1.1℃(≤538℃)或±0.4%|t|℃(>538℃)

E

±1.5-40~375)或

0.4%|t|375~800℃)

±2.5-40~333)或

0.75%|t|333~900℃)

±2.51.5%|t|

J

±1.5-40~375)或

0.4%|t|375~750℃)

±2.5-40~333)或

0.75%|t|333~750℃)

±2.51.5%|t|

T

±0.5-40~125)或

0.4%|t|125~350℃)

±1-40~133)或

0.75%|t|125~350℃)

±1.01.5%|t|

SR

±1.00~1100)或

±[1+t-1100×0.3%]1100~1600℃)

±1.5℃(0~600℃)或

±0.25%t(600~1600℃)

/

±0.6±0.1%|t|

B

/

±0.25%|t|(600~1700℃)

±4(600~800℃)

0.5%|t|(800~1700℃)

/

CD

/

±4(0~400℃)

1.0%|t|(400~2300℃)

/

/

铂电阻

AA

A

B

/

±(0.10+0.17%|t|

±(0.15+0.2%|t|

±(0.30+0.5%|t|

铜电阻

/

/

/

C

/

/

/

/

±(0.30+0.6%|t|

4、保护套管材质及使用环境:

热电偶保护套管的选择,直接影响热电偶的使用寿命,其作用至关重要。

 保护管的作用是什么:

(1)保护热电极不受人为或机械损坏;

(2)由于保护管能使热电极不直接和被测介质接触,可防止有害介质对热电极的腐蚀,火焰和气体对热电极的冲刷和辐射,延长热电极的使用寿命;

(3)保护管还起着固定和支撑热电偶的作用;

制作保护管的材料一般应满足以下要求:

(1)导热性能好,热容量小,可减少热电偶测温时的惯性,使保护管内外的温差不会太大;

(2)有良好的气密性,防止被测介质渗透到管内腐蚀或损坏热电极;

(3)物理化学性能稳定,在长期使用过程中,尤其是在高温情况下不会和被测介质发生反应而产生对热电极有害的气体;

(4)在对酸、碱、盐等具有腐蚀性的介质进行测量时,保护管选用的材料应能耐有害介质的腐蚀;

热电偶保护管按材料不同有4类:

(1)金属保护管;

(2)非金属保护管;

(3)金属陶瓷保护管;

(4)复合型保护管。


5、热电偶/阻选型步骤:


5.1、明确被测温设备的使用工况:

包括最高最低和正常使用温度、使用介质物理状态和化学特性、操作过程可能对热电偶发生的影响、安装密封要求、与下级仪表的配套要求、外部环境和测温目的等。

5.2、确定两端五部:

1)根据使用温度和介质特性确定热电偶/阻分度号和保护套管的材质;

2)根据被测温设备对热电偶/阻的机械强度和安装密封要求确定保护管直径、置入长度、总长度和安装固定装置;

3)根据被测温设备的加热方式和安装密封要求确定热电偶/阻测量端形式;

4)根据外部环境和安装密封要求确定热电偶/阻接线端形式;

5)根据下级仪表的配套要求和测温目的确定是否带温度变送器以及现场温度显示。

6)根据热电偶选型表,正确标记表述所选定的热电偶/阻;

7)测温精度选择适当,I级(或A级)精度价格是Ⅱ级(或B级)精度的2倍;

8)保护套管材质选择适当,耐热钢和耐蚀钢价格是普通不锈钢价格的2倍,高温合金价格是不锈钢的20倍;

9)测高温的分度号选择适当,最高使用温度在1200℃以下的一般不选贵金属热电偶,S分度号价格是高温合金K型热电偶的3倍;

10)尽量选择常用型号规格的热电偶/阻,尽量选择铠装热电偶/阻。