【正文】 第一章：熱電偶的選擇 第一節(jié)： 標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 第二節(jié)：熱電偶的規(guī)格 第三節(jié)：熱電偶的結(jié)構(gòu) 第四節(jié)：適用溫度范圍 第五節(jié)：顏色代號標(biāo)準(zhǔn) 第六節(jié)：熱電偶的選擇 第二章：熱電偶的正確使用 第一節(jié) :安裝不當(dāng)引入的誤差 第二節(jié) :絕緣度變差而引入誤差 第三節(jié) :熱惰性引入的誤差 第三節(jié) :熱惰性引入的誤差 第四節(jié) :熱阻誤差 第三章：熱電偶測溫誤差分析 第一節(jié)：熱電偶測溫過程的理論分析 第二節(jié) :輻射換熱引起的測溫誤差 第三節(jié) :熱電偶導(dǎo)熱引起的測溫誤差 第四章 :熱電偶的劣化及對策 第一節(jié) :貴金屬熱電偶的劣化 第二節(jié) :廉金屬 熱電偶的劣化 第三節(jié) :鎢徠熱電偶的劣化 第四節(jié) :滲碳爐用熱電偶的劣化及對策 第一章：熱電偶的選擇 在化工生產(chǎn)過程中，熱電偶是極為重要的一次元件。熱電偶的正確合理使用，不僅能夠確保生產(chǎn)安全，而且可以提高 產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。為此，應(yīng)對熱電偶的技術(shù)規(guī)范和結(jié)構(gòu)作較全面的了解?，F(xiàn)根據(jù)文獻(xiàn)『 1』，結(jié)合我國具體特點(diǎn)進(jìn)行了一次刪減和補(bǔ)充，希望能夠?qū)x表測量行業(yè)的同行們在國內(nèi)及國外引進(jìn)項(xiàng)目中熱電偶的選用及維護(hù)方面有所幫助。 第一節(jié)： 標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 熱電偶系統(tǒng)由熱電偶傳感器、測領(lǐng)和控制儀表一級熱電偶傳感器與儀表連接的導(dǎo)線組成。熱 電偶可以分為兩大類：廉金屬類（分度號為 J、 K、 T、 E、 N）和貴金屬類（分度號為 R、 S、 B）。其中 J 型和 K 型是工業(yè)控制中使用最廣泛的熱電偶。 J 型是鐵－康銅熱電偶，主要特點(diǎn)是通用性強(qiáng)，可以在溫度高達(dá) 760176。C（ 1400F）的氧化和還原氣體環(huán)境中使用。這種熱電偶正極為純鐵偶絲，鐵的氧化電阻的，極易生銹。目前尚無好的防銹措施，因此沿海地區(qū)的工廠或有鹽害存在的區(qū)域不宜采用。這就使 J型熱電偶在中溫場合中的應(yīng)用受到了限制。 K型熱電偶的正、負(fù)極都是高鎳合金、適用于氧化或惰性氣氛，測溫溫度可達(dá) 1260? C（ 2300F）。 K 型熱電偶不能用于還原氣氛，如熱處理過程及含有氫氣，游離氨、一氧化碳等的過程都是還原性氣氛。在還原氣氛中，如果溫度達(dá)到 800～950? C ,K 型熱電偶的正極（含有 9%鉻的鎳基合金 ）會氧化生成一種淺綠色的氧化鉻 ,使原來的尖晶石型鎳鉻氧化物結(jié)構(gòu)受到破壞，即所謂的“律師現(xiàn)象”（在滲碳?xì)夥罩?，在高溫下，由于形成碳鉻以至在金晶界發(fā)生選擇性氧化而造成的一種很強(qiáng)的腐蝕作用），從而消耗正極中的鉻含量，造成電動勢的降低。 K型熱電偶的正極暴露在 400－ 600℃溫度范圍時(shí)，易發(fā)生老化并引起熱電偶在正方向大約 5℃的變化。因此，如果選用 K型熱電偶測量范圍是 400－ 600℃時(shí)，被測過程的溫升必須十分緩慢，如欲測出 4℃的溫度變化就需要一小時(shí)或更長時(shí)間。 N 型 (鎳鉻硅合金一鎳硅 )熱電偶在 400－ 600℃的溫度條件下，不會出現(xiàn)老化。因此，在相同環(huán)境條件下， N型熱電偶校驗(yàn)值的穩(wěn)定性要比 K型的好。 N 型熱電偶是一種較新型的熱電偶。在第六屆國際溫度討論會上 (1982 年 3月于美國 )肯定了 N 型熱電偶的有用性。其合金組成見表 1 所列。這種熱電偶在高溫環(huán) 境中耐氧化性能好，最高測量溫度為 +1300℃，但其熱電勢特性的線性不如 K 型熱電偶。在國外 N型熱電偶多用于核電站的溫度測量，其使用范圍正逐步向其它應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展，有普及和取代貴金屬熱電偶的趨勢。 T 型 (銅一康銅 )熱電偶主要用于低溫和環(huán)境溫度的測量。 T 型熱電偶的熱電勢特性與溫度成比例，因此測量精度高。 E 型 (鎳鉻 康銅 )熱電偶的特點(diǎn)是耐氧化、耐腐蝕性能好。它是為了補(bǔ)償 J型熱電偶的缺點(diǎn)而研制的，在廉金屬熱電偶中是價(jià)格最貴的一種。這種熱電偶能產(chǎn)生較大的熱電勢，因此經(jīng)常用于熱電堆的溫度測量。圖 1是工業(yè)常用熱電偶的溫度一熱 電勢關(guān)系曲線圖。 在貴金屬熱電偶中， R型 (鉑鍺 13 一鉑 )和 S型 (鉑鍺 1。一鉑 )熱電偶可用于測量 1480℃的溫度，而 B型 (鉑鍺 3。一鉑鍺 6)熱電偶則可測量 1700℃的高溫。R型和 S 型熱電偶可用于氧化或 J隋性氣氛中。 B型熱電偶既可用于氧化或惰性氣氛中，也可用于真空氣氛中。但這三種熱電偶都不能在還原氣氛中使用。否則熱偶元件就會被污染，引起熱電偶校正值的變化，而且會過早失效。 第二節(jié)：熱電偶的規(guī)格 任何新制熱偶的精度或出廠檢定可以用毫伏偏差表示，或者用標(biāo)準(zhǔn)的電動勢 (EMF)溫度表中的溫度表示。在有關(guān)的技術(shù)學(xué)會文件中對熱電偶的出廠檢定標(biāo)準(zhǔn)和特殊允差都進(jìn)行了規(guī)定。圖 2所示即為 ANSI ， ASTME23o 和 NBS125 所規(guī)定的J型和 K 型熱電偶的出廠檢定允差。從圖中可知國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會、測試和材料協(xié)會、美國國家標(biāo)準(zhǔn)局規(guī)定的初期允差均為士 4下 (士 ℃ )，即溫度范圍的 %。這種熱電偶特殊等級的初期校驗(yàn)允差為士 2下 (士 ℃ )，即溫度范圍的士 %。兩種允差都比較大。對嚴(yán)格的溫度控制來說，希望獲得 1/4允差的材料，這種材料的初期允差應(yīng)恰好是特殊等級允差的一半。在大多 數(shù)情況下， J型熱電偶的最高溫度極限是 1000 下， K型熱電偶為 2021 下。美國 ISA 指定的熱電偶基本情況如表 1所示。 我國于 1984 年正式采用國際電工委員會 (I EC)標(biāo)準(zhǔn)，熱電偶的檢定標(biāo)準(zhǔn)按照 IEC 標(biāo)準(zhǔn) Pabcication 584 一 2中熱電偶的第二部分“允差”為依據(jù)進(jìn)行。熱電偶的允差是當(dāng)基準(zhǔn)接點(diǎn) (或參比端 )的溫度為?！?，測溫接點(diǎn) (測量端 )為適當(dāng)溫度 (t)時(shí)，偏離 IEC 標(biāo)準(zhǔn) 584 第一部分“分度表”中電動勢一溫度值的規(guī)定最大偏差 (t)。允差是以偏差 (0℃ )或?qū)嶋H溫度的百分?jǐn)?shù)表示，取兩者中較大者。表 2是我國常用 熱電偶的允差等級。 圖 1工業(yè)用熱電偶的溫度一熱電勢關(guān)系曲線圖 — 標(biāo)準(zhǔn)允差土 4下或溫度的士 % — 特殊允差士 2下或溫度鮑 +% 圖 ZJ 型和 K型 ANSI ， ASTME23O 和 NBS125 標(biāo)準(zhǔn)出廠檢定允差 第三節(jié)：熱電偶的結(jié)構(gòu) 從結(jié)構(gòu)上來分，熱電偶可分為瓷管絕緣型 (瓷珠型 )、隔離絕緣型、金屬愷裝型三種類型。 瓷管絕緣型熱電偶 單腔或雙腔燒結(jié)陶瓷管套在裸熱電偶上一道使用。常用的絕緣子材料是剛玉和莫來石 (一種含氧化鋁的氧化硅材料 )，不管是廉金屬熱電偶還是貴金屬熱電 偶都可以采用這種結(jié)構(gòu)形式，以便與惡劣的環(huán)境條件隔離。在許多情況下，熱電偶的連接處會受到快速響應(yīng)時(shí)間的影響。它的可彎曲性也差。 隔離絕緣型熱電偶 廉金屬熱電偶可用各種絕緣材料直接絕緣。這種結(jié)構(gòu)的熱電偶具有很好的可彎曲性。用于低溫或環(huán)境溫度測量的熱電偶可采用沖壓塑料絕緣，玻璃絕緣熱電偶用于中溫測量。陶瓷纖維絕緣的熱電偶用于高溫測量。 金屬銘裝型熱電偶 該類型的熱電偶偶絲是封閉在薄壁金屬管中，偶絲與偶絲以及偶絲與管壁之間的絕緣用牢固充填無機(jī)物 (Mgo 或 Al 刀 3)來絕緣。愷裝 (金屬管 )材料可采用因康鎳