你会使用热电偶补偿导线吗?

热电偶是工业现场使用广泛的温度传感器,热电偶、补偿导线和显示控制仪表、PLC系统或DCS系统构成热电偶测温系统

热电偶补偿导线是在一定温度范围内与所匹配的热电偶有相同热电势标称值的导线。以下是工业现场常见的十种错误使用补偿导线案例,希望大家在看完案例分析后会有所收获。

1、使用普通电线做热电偶信号线,未使用补偿导线

根据热电偶测温原理可知,热电偶回路的热电势与测量温度和热电偶参考端温度有关,安装在使用现场的热电偶参考端温度(指热电偶接线盒处温度)随环境温度变化而变化,不能恒定。在热电偶参考端温度波动情况下,使用补偿导线将参考端延长到温度较稳定的环境或远离热源的环境来补偿热电偶参考端温度变化所产生的误差。

普通电线能传送热电偶测温时产生的mV信号,但不能补偿将热电偶参考端温度延长到仪表控制室,从而导致热电偶测温系统出现温度补偿不准确。

正确方法:热电偶信号传送必须使用热电偶补偿导线,禁止用电缆替代补偿导线。

2、不同分度号热电偶和热电偶补偿导线混用,引入测量误差

某单位使用S型热电偶测量炉膛温度,工作人员知道热电偶必须使用补偿导线,便用库存K型热电偶补偿导线将铂铑10-铂热电偶信号连接到显示仪表,使用中发现实际炉温与测量值偏差很大,将补偿导线更换更换为SC后测温恢复正常。按照国家质量技术监督局规定,热电偶补偿导线的热电势及允许误差应符合JJG
351-1996工作用廉金属热电偶检定规程及有关标准的规定,不同分度号对应的热电偶补偿导线在同一环境温度下的所产生的热电势不同,将不同分度号热电偶与热电偶补偿导线混用,必然给热电偶测量系统引入热电偶参考端温度补偿误差。正确方法:各种热电偶补偿导线必须与对应分度号的热电偶配用。

3、
热电偶补偿导线绝缘层破损在热电偶接线和安装使用过程中,偶尔会出现热电偶接线盒出线口处和补偿导线其他部位绝缘层磨损,故障现象表现为显示仪表或DCS系统温度显示值一般偏小。正确方法:寻找补偿导线绝缘层破损点,重新进行绝缘处理,恢复仪表正常显示值。

热电偶和热电偶补偿导线都有正负极之分,补偿导线极性反接时仪表显示值变化很大:

补偿导线型号

配套热电偶

绝缘层颜色

热电偶补偿导线护套颜色

一般用

耐热用

正极

负极

普通级

精密级

普通级

精密级

RC

R型

绿

SC

S型

绿

KCA

K型

KCB

K型

KX

K型

NC

N型

NX

N型

EX

E型

JX

J型

TX

T型

5、热电偶补偿导线与接线端子接触不良热电偶补偿导线比较硬,导线与接线端子间在接线或使用过程中容易出现接触不良,此类故障现象反映为仪表或DCS系统无显示值或显示值超量程。处理方法:紧固接线端子,消除接触不良故障,回复仪表正常测量显示。6、热电偶与补偿导线连接点温度超过规定的使用范围普通热电偶补偿导线使用温度在0-100℃;耐高温补偿导线使用温度在0-200℃。比如R型热电偶补偿导线Rc和S型热电偶补偿导线Sc均为补偿型补偿导线,在各类补偿导线中准确度最低,在0-60℃环境中使用误差较小,在0-150℃环境中使用有较大负误差。正确方法:一般补偿型热电偶补偿导线使用环境温度不超过100℃,高温型热电偶补偿导线使用可达200℃

7、热电偶补偿导线中间有接头,接头处接触不良在热电偶补偿导线生产过程中单位长度内接头数量对于生产商而言有相关质国家量标准约束,生产商会做相应处理。在长距离敷设补偿导线中长度不够需要接线,常见施工人员将补偿导线接头处拧在一起做绝缘处理后就投入使用,使用一段时间后出现测量不准,误差增加。正确方法:如需要延长补偿导线长度,应将同型号补偿导线相同极性线相连接,连接牢固可靠并进行焊接,做绝缘处理后投入使用。

8、补偿导线与动力电缆平行敷设,信号被干扰某企业在施工过程中将热电偶补偿导线与电气动力平行敷设在同一电缆桥架中,系统投入使用后出现DCS系统显示热电偶温度忽高忽低,经反复检查确认为热电偶测量信号被动力线路干扰,由此引起温度测量误差最高达一百多度。正确方法:施工过程中热电偶补偿导线与动力电缆同向敷设,将电力桥架与仪表信号桥架分别敷设,并采用屏蔽型补偿导线。如避免不了补偿导线与动力电缆在同一桥架,桥架内部应设置屏蔽隔板或交叉敷设,####降低热电偶信号被干扰机率。9、长距离使用热电偶补偿导线,因信号衰减和干扰引入测量误差热电偶测温时产生的电势值为mV信号,因补偿导线用长度增加出现信号衰减和现场磁电干扰耦合,使仪表或DCS系统温度显示值波动。处理方法:需要长距离敷设补偿导线,补偿导线线径应不低于Φ1.5mm2,减少mV信号衰减。选用屏蔽型补偿导线,并将屏蔽层按规范接地(必须让屏蔽层在补偿导线一端接地,接地并入仪表信号接地网,禁止将接地并入工厂电气接地网),避免因屏蔽层接地不正确而引入测量误差。使用温度变送器,将就地热电偶信号转换为4-20mA信号传输,提高信号抗干扰能力。10、热电偶选配热电偶温度变送器后,不需要补偿导线?热电偶温度变送器通常安装在热电偶接线盒内和控制柜内,这是两种不同结构的温度变送器:温度变送器安装在热电偶接线盒内构成一体化热电偶温度变送器,热电偶偶丝直接接到温度变送器输入端上,输出为二线制4-20mA信号,变送器与显示仪表或DCS系统直接用双绞线或两芯屏蔽电缆连接,不使用热电偶补偿导线。

如果温度变送器安装在控制柜内,热电偶与温度变送器之间连接必须使用补偿导线,变送器与显示仪表或DCS系统直接用双绞线或两芯屏蔽电缆连接,不使用热电偶补偿导线。正确方法:热电偶温度变送是否使用补偿导线必须按实际应用来确定。

正确使用热电偶补偿导线,相关从业人员需要了解热电偶工作原理和补偿导线工作原理,更要有强烈责任感和认真踏实的工作态度,这样才能避免上面所述错误发生,从而保证热电偶精确。咨询请联系www.xmsensor.com王春燕

热电偶:
热电偶(thermocouple)是温度测量仪表中常用的测温元件,是一种一次仪表。它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同,但是它们的基本结构却大致相同,通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成,通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。

1、热电偶的基本原理

热电偶补偿导线简称补偿导线,通常由补偿导线合金丝、绝缘层、护套、屏蔽层组成。在一定温度范围内、具有与所匹配的热电偶的热电动势的标称值相同的一对带有绝缘层的导线,用它们连接热电偶与测量装置,以补偿它们与热电偶连接处的温度变化所产生的误差。

热电偶温度计属于接触式温度测量仪表。是根据热电效应即塞贝克效应原理来测量温度的,是温度测量仪表中常用的测温元件。将不同材料的导体A、B接成闭合回路,接触测温点的一端称为测量端,另一端称为参比端。若测量端和参比端所处温度t和t0
不同,则在回路的A、B之间就产生一热电势EAB,这种现象称为塞贝克效应,即热电效应。EAB大小随导体A、B的材料和两端温度t和t0
而变,这种回路称为原型热电偶。在实际应用中,将A、B的一端焊接在一起作为热电偶的测量端放到被测温度t处,而将参比端分开,用导线接入显示仪表,并保持参比端接点温度t0稳定。显示仪表所测电势只随被测温度而t变化。

热电偶与测量装置之间使用补偿导线,其优点有二:

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。

1.改善热电偶测温线路的物理性能和机械性能,采用多股线芯或小直径补偿导线可提高线路的挠性,是接线方便,也可调节线路电阻或屏蔽外界干扰2.降低测量线路成本,当热电偶与测量装置距离很远,使用补偿导线可以节省大量的热电偶材料,特别是使用贵金属热电偶时,经济效益更为明显。

根据热电势与温度函数关系。可制成热电偶分度表。分度表是在自由端温度 To=0℃
的条件下得到的。不同的热电偶具有不同的分度表。

在热电偶的使用过程中,一般会配合“搭档”补偿导线一起使用,目的是为了减少温度变化所产生的误差。

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:

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。

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单值函数关系;

补偿导线与补偿电缆是在一定温度范围内具有与所匹配的热电偶的热点动势值相同的一对或多对带有绝缘层的导线或电缆,用它们连接热电偶与测量装置,以补偿它们与热电偶连接处的温度变化所产生的误差,补偿导线与补偿电缆分为延长型和补偿型两种。

能测量较高的温度, 并在较宽的温度范国内应用, 经长期使用后,
物理、化学性能及热电特性保持稳定;

联系人:王春燕

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;复现性要好, 便于大批生产和互换, 便于制定统一的分度表;

机械性能好, 材质均匀;

资源丰富, 价格便宜。

为了保证热电偶可靠和稳定地工作对热电偶有如下要求:

组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;

两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;

补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;

保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。

热电偶温度计的特点有:

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