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  技术文章
K型热电偶的优越性
2012-1-26 18:25:00


N型热电偶与K型热电偶相比有哪些优缺点?

N型热电偶与K型热电偶相比有哪些优缺点?N型热电偶的优点:-高温抗氧化能力强,长期稳定性强。K型热电偶镍铬的正极中Cr、Si元素择优氧化引起合金成分

不均匀及热电动势漂移等,在N型热电偶增加Cr、Si含量,使镍铬合金的氧化模式由内氧化转变为外氧化,致使氧化反应仅在表面进行;-低温短期热循环稳定性好,

且抑制了磁性转变;-耐核辐射能力强。N型热电偶取消了K型中的易蜕变元素Mn、Co,使抗中子辐照能力进一步加强;-在400~1300℃范围内,N型热电偶的热电特

性的线性比K型好。N型热电偶的缺点:-N型热电偶的材料比K型硬,较难加工;-价格相对较贵。N型热电偶的热膨胀系数要比不锈钢低15%,因此N型铠装热电偶的

外套管应采用NiCrSi/NiSi合金;在-200~400℃范围内非线性误差较大。

K型热电偶替代S型的热电偶测温

s分度号的铂铑10-铂热电偶俗称单铂铑热电偶或s型热电偶,是由一种比黄金还贵的贵金属制造,当时一根1.65m长的s型热电偶价格约1800元,四个测温点年消耗量

约30多支,总价值六万余元;长期使用的温度为0~1400℃范围,短期1600℃。它的性能可靠、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。在所有热电偶中s型热电偶精确度等级最高,通常用作标准热电偶;热电偶偶丝直径国家标准为Ф0.5mm,低于标准的热电偶贵金属重量和使用寿命将成倍减小。
  
  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。
  
  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。k型热电偶使用不同保护管时的使用

温度如下表:
  
  使用不同保护管时的使用温度说明
  
  1Cr18Ni9Ti
  
  0~1000℃
  
  最常用的热电偶保护管
  
  刚玉
  
  0~1300℃
  
  耐高温、耐腐蚀陶瓷管。缺点:易碎
  
  高铝
  
  0~1300℃
  
  耐高温、耐腐蚀陶瓷管。缺点:易碎
  
  -1400℃以下可用K型热电偶代替S型的热电偶测温_ldjaw_新浪博客
  
  316L
  
  0~1000℃
  
  耐腐蚀优于1Cr18Ni9Ti的金属护管
  
  904L
  
  0~1000℃
  
  能抗化工生产过程的绝大多数强腐蚀的金属护管
  
  接线盒一般为不锈钢接线盒,形式分防水和隔爆式两种。
  
  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。
  
  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,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。