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  行业资讯
K型热电偶工业消费中最常用的温度传感器制造比拟容易
2012-4-7 8:40:44


K型热电偶是工业消费中最常用的温度传感器,制造比拟容易。热电偶输出的热电势信号必需经过中间转换环节,才干输入基于单片机的嵌入式系统。

按国家标准生产的k型热电偶最常用的金属保护管材质为1Cr18Ni9Ti,即不锈钢管材质保护管,管壁厚不低于2mm;k型热电偶偶材直径Ф3.2mm,所用金属保护管直径Ф20mm;热电偶测端全部采用自动氩弧焊焊接设备进行自动焊接,焊缝光滑、牢固、无砂眼,能有效延长传感器使用寿命.与k型热电偶连接的补偿电缆,可选用具有耐高温、低温、耐酸、耐碱、耐油、耐磨、耐老化、防水且不延燃等特点的屏蔽结构具有优良的抗干扰性能和低电容、电感性能的延长型精密级耐热用补偿导线——KCB镍铬-镍硅热电偶补偿导线;它的电绝缘性能优良,具有线对屏蔽和总屏蔽的电缆能有效地防止外界干扰,提高测量精度;KCB导体为多股合金丝线组合而成,正极为铜,负极为镀镍铜,正极为红色,负极为蓝色。PVC绝缘,绝缘层正极为红色,负极为蓝色。PVC护套。
.1 热电偶丝不均质影响
(1)热电偶材质自身不均质
热电偶在计量室检定时,按规程请求,插入检定炉内的深度只要300mm。因而每支热电偶的检定结果,确切的说只能表现或主要表现出从丈量端开端300mm长偶丝的热电行为,但是,当热电偶的长度较长时,则大局部偶丝处于高温区,假如热电偶丝是均质的,那么根据均质回路定则,丈量结果与长度无关。但是,热电偶丝并非均质,特别是廉金属热电偶丝其均质性较差,又处于具有温度梯度的场所,那么其部分将产生热电动势,该电动势称为寄生电势。由寄生电势惹起的误差称为不均质误差。 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作出规则,只要在热电偶丝材规范中,对热电偶丝的不平均性有一定请求。对廉金属热电偶采用首尾检定法求出不平均热电动势。正轨热电偶丝材消费厂,均按国度规范请求,消费出不平均热电动势契合请求的产品。
(2)K型热电偶丝经运用后产生的不均质
关于新制的热电偶,即便是不平均热电动势能满足请求,但是,重复加工、弯曲致使热电偶产生加工畸变,也将失去均质性,而且运用中热电偶长期处于高温下也会因偶丝的劣化而惹起热电动势变化,例如:插入工业炉中的热电偶,将沿偶丝长度方向发作劣化,并随温度增高,劣化加强,当劣化的局部处于具有温度梯度的场所,也将产生寄生电动势叠加在总热电动势中而呈现丈量误差。 在理论中发现有的热电偶经计量部门检定合格的产品(多为廉金属热电偶)到现场运用时却不合格。再返回到计量部门检定依然合格,其中主要缘由就是偶丝不均质惹起的。消费热电偶的技术人员都切身领会到,热电偶的不合格率也随其长度的增加而增加。皆是受热电偶丝材不均质的影响。总之,由不均质即寄生电动势惹起的误差,取决于热电偶丝本身的不均质水平及温度梯度的大小,对其定量极端艰难。

  k分度号镍铬-镍硅热电偶俗称k型热电偶,其价格在当时只有s型热电偶的1/5,长期使用温度-200~1300℃,短期1400℃。其性能可靠、使用寿命长,特点是抗氧化性能强,宜在氧化性、惰性气氛中连续使用,具有线性度好,热电动势较大,灵敏度高,稳定性和均匀性较好。在所有热电偶中k型热电偶使用最广泛,k型热电偶的精度等级分I级和II级;一般选取I级的要加价,需协议订货;它是目前用量最大的廉金属热电偶,其用量为其他热电偶的总和;k型热电偶一般采用Ф2.5mm偶丝进行装配,也有偶材直径Ф3.2mm的,偶丝直径高于国家标准(Ф2.0mm),产品的使用寿命明显增加.应用于s型热电偶所用的Ф25mm双层管保护套管材料是双层高铝或刚玉陶瓷;刚玉是一种适用温度0~1600℃、耐高温、耐腐蚀的陶瓷管。缺点:易碎;高铝0~1800℃、耐高温、耐腐蚀陶瓷管。缺点:易碎。经收集查阅上述有关资料,根据现场的实际情况,我对我厂两座混铁炉炉膛温度测量用的热电偶重新进行了设计选型: 1.热电偶偶丝采用k分度号镍铬-镍硅的k型热电偶,精度等级Ⅱ级。根据偶丝直径高于国家标准(Ф2.0mm),产品的使用寿命明显增加的原则,我选用了偶材直径Ф3.2mm的;2.热电偶的保护套管选用s型热电偶所用的适用温度0~1600℃、耐高温、耐腐蚀的Ф25mm双层管材料,双层高铝或刚玉陶瓷管;3.接线盒选用一般的防水式不锈钢接线盒;4.补偿电缆选用具有耐高温、耐老化、防水且不延燃等特点的屏蔽结构的耐热用KCB镍铬-镍硅热电偶补偿导线;5.对二次仪表也重新进行了选型,选用了测温范围1000~1400℃,精度等级0.5,能通过手动转换分别接收s型热电偶和k型热电偶信号的无纸记录仪。 通过上述改型后,经多年的实用证明k型的镍铬-镍硅热电偶WRNT-130完全能满足混铁炉正常使用(混铁炉炉膛温度通常达1300℃)时的工艺要求(烘炉时最高温度达1500℃,故不使用),从而取得了年节约生产成本5万多元的经济效果;由于所采用的热电偶是廉金属,自然也就不存在回收的管理问题,起到了一劳永逸的作用,这在当时曾引起公司领导的重视,为此还给予我公司小改小革成果奖。如今,随着黄金的增值,能广泛应用于工业的s型热电偶所用的原材料——铂现阶段单价高达610多元/克,废的铂铑10-铂偶丝回收价格也涨到420多元/克;笔者十年前的一个小项目,用k型热电偶替代s型热电偶使用,现阶段的k型热电偶价格仅只有s型热电偶的1/10,为此累积下来为公司节约的生产成本该达到几十万元了吧!且还省去了管理流程复杂的铂铑10-铂偶丝的回收。
  
  现如今,我厂现任领导安排我管理自动化程度更高的热轧薄板线的仪器仪表,在我所管辖的热轧线有两座薄板均热炉,均热炉的炉膛通常温度达1100℃,最高温度也不过1300℃,现测温高温区均采用s型热电偶,型号WRPG-1340TsL=457mm(额定测温范围0-1300℃,Ⅱ级),总计安装点76个,由于该型号热电偶采购成本高(现阶段单价3300元,且只能购买到偶丝直径低于国家标准的,只限于Ф0.45mm,使用寿命成倍减小),其年消耗量约30支左右,总价值十多万元;低温区则采用k型热电偶。均热炉高温区与混铁炉炉膛的工艺环境极为相似,均热炉高温区没有铁水的喷溅其环境要优于混铁炉炉膛。于是,我根据过去成功应用k型热电偶测量混铁炉炉膛温度的经验,作出《薄板热轧均热炉测温改造方案》,拟采用Ⅰ级k型热电偶(目前单价470多元,且还能买到偶丝直径Ф3.2mm,使用寿命与s型热电偶相当)来替代现用的s型热电偶,用具有高温刚玉管双重保护套管的铠装k型热电偶、补偿电缆选用具有耐高温、耐老化、防水且不延燃等特点的屏蔽结构的耐热用KCB镍铬-镍硅热电偶补偿导线和用于接收k型热电偶热电势信号的PLC模块进行薄板均热炉温度的测量。为确保替换的简便,可以按现用s型热电偶蕊的尺寸制作该k型热电偶蕊,这样可直接安装,原来的保护套管还可以利用一部分,偶蕊安装完成后再进行补偿导线和PLC模块的更换、PLC程序的修改。达到既能满足工艺要求,又能节约生产成本的作用。