1、金属镁还原生产窑炉温度检测系统一、热电偶的工作原理热电偶是一种感温元件，是一种仪表。它直接测量温度，并把温度信号转 热电偶 换成热电动势信号, 通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势-热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系, 制成热电偶分度表; 分度表是自由端温度在0时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。 热电偶测温基
2、本原理:将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。二、热电偶工作原理 什么叫热电偶？这就要从热电偶测温原理说起，热电偶是一种感温元件，是一次仪表，它直 接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质 的温度。 热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体（称为热电偶丝材或热电极）组成闭合回路，当接合点两端的温度不同，存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势热电动势，
3、这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端（也称为测量端），温度较低的一端为自由端（也称为补偿端），自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在 0时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。 在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热 电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测 量仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质的温度。 热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对 于热电偶的热电
4、势，应注意如下几个问题： 1:热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数； 2:热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关； 3:当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有 关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。常用的热电偶材料有：热电偶分度号热点极材料 正极 负极 S 铂铑10 纯铂 R 铂铑13 纯铂 B 铂铑30 铂铑6 K 镍铬 镍硅 T 纯铜 铜镍 J 铁 铜镍 N 镍铬硅 镍硅 B 镍铬 铜镍 三、热电偶的工作原
5、理热电偶是一种感温原件，它把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成分的均质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在Seebeck电动势热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成分的均质导体为热电极，温度高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是有自由端温度在0时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属下料时 ，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受
6、第三种金属接入回路中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得电动势后，即可知道被测介质的温度。热电偶优点： 热电偶是工业中常用的温度测温元件，具有如下特点：1、测量精度高：热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响。2、热响应时间快：热电偶对温度变化反应灵敏。3、测量范围大：热电偶从40+1600均可连续测温。4、性能可靠，机械强度好。5、使用寿命长，安装方便。热电偶的种类热电偶有K型（镍铬镍硅）WRN系列，N型（镍铬硅镍铬镁）WRM系列，E型（镍铬铜镍）WRE系列，J型（铁铜镍）WRF系列，T型（铜铜镍）WRC系列，S型（铂铑10铂）WRP系列，R型（铂铑13铂）WRQ系列，B型
7、（铂铑30铂铑6)WRR系列等。四、热电偶在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质的温度。热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时，冷端的（环境）温度变化，将严重影响测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿正常。与测量仪表连接用专用补偿导线。热电偶冷端补偿计算方法：从毫伏到温度：测量冷端温度
8、，换算为对应毫伏值，与热电偶的毫伏值相加，换算出温度；从温度到毫伏：测量出实际温度与冷端温度，分别换算为毫伏值，相减後得出毫伏值，即得温度2 测温条件是一种感温元件，是一种一次仪表，热电偶直接丈量温度。由2种不同成分材质的导体组成的闭合回路，由于材质不同，不同的电子密度产生电子扩散，稳定均衡后就产生 了电势。当两端存在梯度温度时，回路中就会有电流产生，产生热电动势，温度差越大，电流就会越大。测得热电动势之后即可晓得温度值。热电偶实践上是一种能量转换器，将 热能转换成电能。热电偶的技术优势：热电偶测温范围宽，性能比拟稳定；丈量精度高，热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响；热响应时间快，热
9、电偶对温度变化反响灵活；丈量范围 大，热电偶从-40+ 1600 均可连续测温；热电偶性能牢靠， 机械强度好。运用寿命长，装置便当。电偶必需是由两种性质不同但契合一定请求的导体（或半导体）资料构成回路。热电偶丈量端和参考端之间必需有温差。将两种不同资料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因此在回路中构成一个大小的电流,这 种现象称为热电效应。热电偶就是应用这一效应来工作的。3 主要特点1、装配简单，更换方便；2、压簧式感温元件，抗震性能好；3、测量精度高；4、测量范围大（2001300，特殊情况下2702800）；
10、5、热响应时间快；6、机械强度高，耐压性能好；7、耐高温可达2800度；8、使用寿命长。4 工作原理两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当两个接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：1、热电偶的热电势是热电偶工作端
11、的两端温度函数的差，而不是热电偶冷端与工作端，两端温度差的函数；2、热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；3、当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流，这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。15 结构要求热电偶的结构形式为
12、了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：1、组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；2、两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；3、补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；4、保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。6 主要分类1、按固定装置型式分类热电偶作为主要测温手段，用途十分广泛，因而对固定装置和技术性能有多种要求，因此热电偶的固定装置分为六种：无固定装置式、螺纹式、固定法兰式、活动法兰式、活动法兰角尺形式、锥形保护管式六种。2、按装配及结构方式分类根据热电偶的性能结构方式可分为：可拆卸式热电偶、隔爆式热电偶、铠装热电偶和压弹簧固定式热电偶等特殊用途的热电偶。7 常见种类常用
13、热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶中国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为中国统一设计型热电偶。热电偶分度号热电极材料正极负极S铂铑 10纯铂R铂铑 13纯铂B铂铑 30铂铑 6K镍铬镍硅T纯铜铜镍J铁铜镍N镍铬硅XX文库 - 让每个人平等地提升自我镍硅E镍铬铜镍从理
14、论上讲，任何两种不同导体（或半导体）都可以配制成热电偶，但是作为实用的测温元件，对它的要求是多方面的。为了保证工程技术中的可靠性，以及足够的测量精度，并不是所有材料都能组成热电偶，一般对热电偶的电极材料，基本要求是：1、在测温范围内，热电性质稳定，不随时间而变化，有足够的物理化学稳定性，不易氧化或腐蚀；2、电阻温度系数小，导电率高，比热小；3、测温中产生热电势要大，并且热电势与温度之间呈线性或接近线性的单值函数关系；4、材料复制性好，机械强度高，制造工艺简单，价格便宜。8 焊接方法热电偶2测量端焊接前，应首先将被焊热电极的顶端绞成麻花状或将两顶端并齐。（1）、气焊法：先将热电极顶端绞成麻花状，
15、然后稍加热并蘸上焊剂，再用乙炔火焰使测量端熔成球状， 再迅速将测量端离开火焰后放入热水中。这种方法操作简单，故应用较广。 （2）、电弧焊法：电弧焊是利用高温电弧将热电偶 测量端熔化成球状。常用的有交流电弧焊和直流电弧焊两种 。交流电弧焊一般用来焊接贱金属热电偶。焊接前也要在热电极顶端先蘸上焊剂， 焊好后要 去除焊点上的焊剂。直流电弧焊一般用来焊接贵金属热电偶。（3）、对焊：将热电极顶端对齐，稍加一些压力，然后接通电源，使接触面熔化在一起。这种焊接方法比 较方便（4）、直流氩弧焊：直流氩弧焊是近几年发展起来的较理想的焊接热电偶的方法。通常直流氩弧焊热电偶焊接机 是用氩气作保护，以高频引弧，直流焊
16、接，并能进行对焊。它是由供电电源、直流 焊接电源 1、焊枪2、高频振荡器3、对焊电源及夹具4等几部分所组成，这种焊接装置的特点是使用方便，焊接速度快，不沾污，没有任何气孔，焊接端点光亮美观 ，并且可一机多用。它能焊接各种金属材料及不同规格的各种热电偶，热电偶在选 择品牌上要热电偶选杰克。（5）、盐浴焊接法：焊接装置由调压器（35kW）、石墨坩埚和焊接夹子等组成。坩埚作为电源电极，被焊热 电极作为另一电极。焊接前，先洗净热电极被焊处表面的氧化物，并绞成麻花状， 将碳棒置 于氯化钡上，接通电源使氯化钡熔化，再将热电偶热电极与氯化钡熔液稍接触待起弧后迅速 离开，并用热水洗净测量端和热电极上的氯化钡颗
17、粒。 二、主要测温方法介绍温度测量方式有接触式和非接触式两大类。1将传感器置于与物体相同的热平衡状态中，使传感器与物体保持同一温度的测温法，即为接触式测温法。例如利用介质受热膨胀的原理的水银温度计、压力式温度计和双金属温度计等。还有利用物体电气参数随温度变化的特性来检测温度。例如热电阻、热敏电阻、电子式温度传感器和热电偶等。接触式测温仪表测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。2.非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接
18、触。实现这种测温方法可利用物体的表面热辐射强度与温度的关系来检测温度。有全辐射法、部分辐射法、单一波长辐射功率的亮度法及比较两个波长辐射功率的比色法等。非接触式仪表测温的测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。三、标准要求基本上所有的CSA和UL电气产品标准都要求进行温升测试，而且会详细要求测试条件，例如产品的输入电源、负载要求和测试环境等；测试方法，例如安装位置和使用测温方法等；测试时间；判断准则，温升的最大值和附带测试等。在测试方法中，会对测温的方法进行规定，通常有对热电偶的
19、要求是30AWG(0.51平方厘米)，铁康铜(分度号J)或铜康铜(分度号T)和相配合的记录仪器3。13 热电偶的延伸导线和附件大量订购裸露的或绝缘的热电偶丝，费用很大。一种节约的方法(特别是在使用贵金属热电偶的情况下)是使用延伸导线。选择成对的合金导线做为这些延伸导线，它们在一定的 温度范围内具有非常类似于热电偶本身的净热电势。在测量线路的高温部分不能使用这样的延伸导线。可以把延伸导线接入中温区和参考点之间的线路中。延伸导线的合金是廉金 属，它比高温热电偶材料便宜。当需要用长导线引到参考点时，这就变得特别重要。选择延伸导线合金，要使它大约在0到最多不超过几百的中等温度范围内与热电偶的热电特性相
20、匹配。温度上限取决于延伸导线和环境气氛的反应性、选用的绝缘类型以及 延伸导线特性开始显著偏离热电偶特性的温度。延伸导线对于某些廉金属热电偶以及贵金属热电偶都是用得着的。廉金属热电偶的这种延伸导线通常是和热电偶名义成分相同的一 段导线，但这段导线不能满足所要求的高温输出技术条件。由通用的热电偶材料或性能相近的合金材料制造的接头、端子及其它金属附件是有用的。热电偶丝、延伸导线和相应附件的组合，有可能造成一个从热接点到参考点近似均匀的 线路。通常在参考点的测量侧使用铜导线，并且可以买到一种合金焊料，其热电偶势率与铜的热电偶势率相当，以便尽量减少局部生产的热电势。614 热电偶如何接线如果热电偶7接线
21、正确，显示温度就正确，如果接线不正确，会起反的作用，热电偶在材料的测温过程中，对温度要进行准确的测量，以便对整个过程进行有效的控制。尤其是特殊场合，对所测量的温度的准确度要求很高。在这些领域温度的测量通常采用热电偶传感器来实现。热电偶本身具有经济、测量误差小等优点。热电偶接线有正负极之分，通过：在接线板子上面就有标定：+，-，但是也的厂家没有正负之分，这样就需要技术人员凭经验来判定一，是用颜色来区分，绿的为正极，灰的为负极二，用万用表来测量一下三，接线后看一下温度走势四，如果磁铁也可以用磁铁来判定五，补偿导线也需要正确接线，也有正负极之分六，接仪表，也要注意正负之分，端子上面都有标注通用接线端
22、子不能用于热电偶的接线，因为端子内的导流条通常是用专用铜材料如电解铜制成的，与组成热电偶的铜材料不同， 与通用的组合接线端子按片提供不同，热电偶接线端子是成对提供的。每对热电偶端子的导流条是由不同的金属材料做成的。针对不同型号的热电偶，相应有不同的接线端子。热偶端子内所用的 导电材料应与组成热电偶的导电材料完全一致，从而确保热电偶信号在传递过程中的准确性。工业用装配式热电偶作为测量温度的变送器通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用.它可以直接测量各种生产过程中从0到1800范围的液体、蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。根据国家规定，我公司生产符合IEC国际标准分度号的铂铑 30铂铑6、铂
23、铑10铂、镍铬镍硅、镍铬康铜等等的装配式热电偶。装配热电偶通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成。可选型号B型、S型、K型、E型18 热电偶温度探头及其测温原理热电偶9是一种感温元件,它能将温度信号转换成热电势信号,通过电气测量仪表的配合,就能测量出被测的温度。热电偶测温的基本原理是热电效应。在由两种不同材料的导体A和B所组成的闭合回路中,当A和B的两个接点处于不同温度T和To时,在回路中就会产生热电势。这就是所谓的塞贝克效应。导体A和B称为热电极。温度较高的一端(T叫工作端(通常焊接在一起)；温度较低的一端(To叫自由端(通常处于某个恒定的温度下。根据热电势与温度函数关系。可制成
24、热电偶分度表。分度表是在自由端温度To=00C的条件下得到的。不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电势后,即可知道被测介质的温度。从理论上讲,任何两种导体都可以配制成热电偶,但实际上并不是所有材料都能制作热电偶,故对热电极材料必须满足以下几点：1、能测量较高的温度,并在较宽的温度范围内应用,经长期使用后,物理、化学性能及热电特性保持稳定；2、热电偶材料受温度作用后能产生较高的热电势,热电势和温度之间的关系最好呈线性或近似线性的
25、单值函数关系；3、复现性要好,便于大批生产和互换,便于制定统一的分度表；4、要求材料的电阻温度系数要小,电阻率高,导电性能好,热容量要小；5、资源丰富,价格便宜。6、机械性能好,材质均匀；五、补偿导线的选择补偿导线注意事项1. 补偿导线的选择补偿导线一定要根据所使用的热电偶种类和所使用的场合进行正确选择。例如,k型偶应该选择k型偶的补偿导线,根据使用场合,选择工作温度范围。通常kx工作温度为-20100,宽范围的为-25200。普通级误差为2.5,精密级为1.5。补偿导线2. 接点连接与热电偶接线端2个接点尽可能近一点,尽量保持2个接点温度一致。与仪表接线端连接处尽可能温度一致,仪表柜有风扇的
26、地方,接点处要保护不要使得风扇直吹到接点。3. 使用长度因为热电偶的信号很低,为微伏级,如果使用的距离过长,信号的衰减和环境中强电的干扰偶合,足可以使热电偶的信号失真,造成测量和控制温度不准确,在控制中严重时会产生温度波动。根据我们的经验,通常使用热电偶补偿导线的长度控制在15米内比较好,如果超过15米,建议使用温度变送器进行传送信号。温度变送器是将温度对应的电势值转换成直流电流传送,抗干扰强。4. 布线补偿导线布线一定要远离动力线和干扰源。在避免不了穿越的地方,也尽可能采用交叉方式,不要平行。5. 屏蔽补偿导线为了提高热电偶连接线的抗干扰性,可以采用屏蔽补偿导线。对于现场干扰源较多的场合,效
27、果较好。但是一定要将屏蔽层严格接地,否则屏蔽层不仅没有起到屏蔽的作用,反而增强干扰。2 主要技术指标：1补偿导线型号按产品的品种划分为SC、KC、KX、EX、JX、TX、NC其中：a)型号第一个字母与热电偶的分度号相对应；b)字母“X”表示延伸型补偿导线(型别)；c)字母“C”表示补偿型补偿导线(型别)。注：SC型补偿导线可配用R型分度号热电偶3 热电偶补偿导线型号产品描述 的作用是来延伸 (补偿)热电极即移动热电偶冷端,与显示仪表连接构成测温系统。本产品等效采用:IEC584-3热电偶第三部分补偿导线国际标准，产品质量优于B498985热电偶用补偿导线国家标准。绝缘层和护层选用进口优质氟塑料
28、，并采用整体连续挤出新工艺，使该产品具有优良的耐酸、碱、耐磨和不燃延之性能，可浸入油水中长期使用。使用温度在-60205260，属于当代国际先进水平。产品主要应用于各种测温装置，已被广泛用于石油、化工、冶金、电力等部。型号及名称：补偿导线型号按产品的品种划分为：SC，KC，KX，EX，JX，TX。其中：a)型号第一个字母与热电偶的分度号相对应；b)字母“X”表示延伸型补偿导线(型别)c)字母“C”表示补偿型补偿导线(型别)注：SC型补偿导线可配用R型分度号热电偶。4 补偿导线的作用是来延伸热电极即移动热电偶的冷端，与显示仪表联接构成测温系统。本产品等效采用IEC 584-3热电偶第三部份补偿导
29、线国家标准。绝缘层和护层选用进口优质氟塑料，并采用整体连续挤出新工艺，使该产品具有优良的耐酸、碱、耐磨和不燃延之性能，可浸入油水中长期使用。使用温度在60-205-260，属于当代国际先进水平。产品主要应用于各种测温装置，已被广泛用核电、石油、化工、冶金、电力等部门。热电偶补偿导线主要技术指标：热电偶补偿导线号按产品的品种划分为SC、KC、KX、EX、JX、TX、NC其中：a)型号第一个字母与热电偶的分度号相对应；b)字母“X”表示延伸型补偿导线(型别)；c)字母“C”表示补偿型补偿导线(型别)。注：SC型补偿导线可配用R型分度号热电偶结构特征、绝缘层、护层材料、使用温度 使用分类、允差等级、
30、护层着色标志绝缘层及护层 使用温度材料 符号聚氟乙烯 PVC -2570-25105聚全氟乙丙烯 FEP -60205可溶性聚四氟乙烯 PFA -60260结绝示意护层 绝缘层 合金丝 护层 屏蔽层 合金丝使用分类 标志 允许登记及护层着色普通级 精密级一般用 G （黑色） S（灰色）耐热用 H （黑色） S（灰色）产品标号（标记） 补偿导线合金丝和绝缘层颜色配用热电偶分度号 一般用（G）产品标号 耐热用（H）1、补偿线缆按产品品种划分为:SC BC KC KX JX TX EA,其中字母“”表示延伸型补偿导线，字母“C”表示补偿线缆其热电势和电阻值符合下表规定：2、补偿线缆防潮试验的绝缘电阻在40水中24小时后不小于（10米）25M.3、补偿线缆耐热老化24小时后进行5倍外径试验，经电压试验5000V/1min不击穿。参考资料：
