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工业用热电偶误差分析

  铠装热电偶是测量温度的一种仪器。温度是一个重要的物理量,它和许多物理现象、化学现象都息息相关,炼厂的全部生产过程更是在一定温度范围内控制。热电偶是利用两种不同材料的导体或半导体和连接导线组成的闭合回路。参考段是焊接端,冷端为与导线连接一端。

  在实际使用中,特别是在高精度多点测温系统中,热电偶受各种因素的影响,使测量结果存在一定误差。小编在工作中总结了以下几方面造成铠装热电偶测温误差的影响如下。

一、测温元件导热的影响

  热电偶冷端一直向外散热,造成热电偶冷热两端温度不稳定,热电动势也会随着变化;另外,金属保护管导热性能好,插入深度会深一些,而陶瓷保护管绝热性能好,可插浅一些;在工程测温中,插入深度还与测量对象静止或流动等状态有关。

二、不均匀性影响

  1、热电偶材质本身不均匀。检定热电偶按规程要求插入检定炉中心的深度有300mm。但是,当热电偶长度很大时,大部分热偶丝处于高温区,如果热偶丝是均匀材质质的,那么依据均质回路定则,测量结果与长度无关;在现有的贵金属、廉金属热电偶检定规程中,对热电偶的不均质尚未做出规定,只有在热电偶丝材料标准中,对热偶丝的均匀性有一定要求;

  2、热电偶丝使用后产生的不均质。新制热电偶在反复加工、弯曲致使热偶丝产生加工畸变,使用中的热电偶长期处于高温下也会因热偶丝的劣化而引起热电动势变化,并随温度升高,劣化强度增强。

三、热辐射的影响

  在测量过程中被测容器壁温度常与介质温度不一致,例如测加热炉炉膛温度时,炉壁温度要低很多,热电偶要比炉壁热电偶温度高很多,因此他们之间将发生辐射换热。在测量较高温度时,这项误差比导热误差大得多,被测介质温度越高,误差越大。

四、测量系统漏电的影响

  热电偶测温系统在检定过程中,会因电偶极间与炉壁间绝缘不良,导致热电动势受到影响,使仪表的指示温度和实际温度之间出现误差,在高温下尤其严重,甚至将会导致测量系统的失灵。

五、冷端补偿导线的影响

  当热电偶长度大于300mm小于750mm时,热电偶的冷端不能直接用导线连接在测量系统上,因为热电偶太短,两端的温差不够大,主要是冷端温度不够低,造成热电动势不能准确反应冷端温度。理论上,热电偶是冷端为0℃为标准进行测量的。然而实际中测量仪表时往往是处于室温下测量的,由于冷端不满足0℃,测量不准,出现误差。为减少误差,就采用冷端温度补偿。补偿导线颜色和所对应热电偶分度号如下表所示。

  接补偿导线后的热电偶,此时参考端已是一个温度不变或变化很小的新参考端,产生的热电动势已不受原参考端温度变化影响,再结合其他修正方法将补偿导线与仪表连接处温度修正到0℃。

六、热电偶的使用注意事项

  1、目前,我厂普遍使用K型和E型热电偶,在安装时要选择合适分度号的热电偶。在满足工艺流程的前提下,同时使用多台测温仪表,以防止由于人为的原因造成不同分度号的热电偶与测量仪表混用,出现质量事故;

  2、热电偶的测量端要确实插到保护管的末端,以保证测量结果的准确性;

  3、使用中的热电偶,定期送计量部门进行检定,对于检定不合格的热电偶及时更换;新购买的热电偶应先检定再投入使用。

  通过对热电偶测温原理及误差影响的分析,对热电偶测温元件的测温原理和误差因素有了系统认识,得出了热电偶的不稳定性不均匀性都会引起测量误差;热传导、热辐射及安装使用不当也会引起测量误差。另外,有些误差是由于元件制造过程或测量系统即仪器本身存在的误差,还有一些是人为造成的。通过热电偶对温度的测量直接关系到成品油的合格与否,每只新进热偶只有通过计量检定合格了才能安装在现场中。


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