A4H124-24TX P0973JM 确保精确热电偶测量的10个技巧



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jonson
30 1 月 24
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1:为应用选择正确的传感器组件

这似乎是不言而喻的,但令人惊讶的是,使用错误的热电偶类型往往会影响过程效率。温度下的时间、准确度、热循环速率和环境等因素可能会影响最佳热电偶类型的选择,从而产生精确、可靠、长期的性能。

对于工作温度为1400 F(760 C)或更低的大多数应用,任何贱金属校准(J、E、T和K)都将起作用,但并非所有校准都是平等的。

J型提供最广泛的环境范围,包括温度范围为32°F至1,400°F(0°C至760°C)的真空、氧化、还原和惰性气氛。然而,高于1000°F(538°C)时,铁腿容易快速氧化;低于32°F时,铁会生锈和变脆。

T型适用于低温环境,包括零下330°F【零下201°C】,并且在潮湿环境中耐腐蚀。然而,在空气或氧化气氛中,铜热电偶的氧化发生在700°F(370°C)以上的温度。

K型适用于温度高达2300°F(1260°C)的氧化和惰性环境。K型热电偶具有比E型、J型和T型更好的抗氧化性,通常在1000°F以上的温度下使用,尽管它们在低氧环境中会在1500°F(815°C)以上的温度下发生绿腐腐蚀。K型热电偶不建议用于还原性气氛或氧化与还原性气氛交替的气氛、含硫气氛或真空条件下。

随着时间的推移,N型作为K型的替代品越来越受欢迎。N型具有相同的温度范围,价格相当,但不会出现会影响K型热电偶的无序温度漂移或绿腐现象。

E型表现出基底金属热电偶的最高灵敏度,因此经常被选用。这些热电偶在氧化或惰性气氛中从零下330°F到1600°F(零下201°C到870°C)的宽温度范围内运行良好。它们还能在高湿度环境中成功耐腐蚀。E型热电偶不推荐用于还原或真空环境。

贵金属热电偶(S、R和B)和C型热电偶是非常高温或提高长期精度和可重复性的最佳选择,尽管它们更昂贵。

选择热元件并不是唯一的考虑因素。仔细选择绝缘材料和护套材料并确定这些材料如何相互作用也至关重要。请咨询您的传感器制造商,提供有关您的应用环境的所有详细信息,以确保您选择满足您需求的最佳组件。(图1)

图1:该示意图描绘了各种热电偶类型的电动势曲线。为您的应用选择正确的传感器组件是确保精确温度测量的第一步。(资料来源:温度测量中热电偶的使用手册,第4版,美国材料试验学会,1993年,费城)

2:确保足够的浸泡时间

配置温度传感器时最常见的错误之一是没有提供足够的浸没长度。在过程管道应用中,传感器应延伸到过程中的最小长度等于管道内径的三分之一,最佳位置在管道直径的中心。计算该距离时,确保增加足够的长度以考虑管道和安装法兰的厚度。

另一个考虑因素是茎传导。这是指热电偶金属护套上不必要的热传递。为了弥补这一点,使用探针直径7到10倍的最小浸没长度。请记住,使用热电偶套管会放大阀杆传导效应。

3:通过减轻质量来最大化传感器响应时间

传感器材料质量等于传感器响应速度。质量越低,传感器响应越快。大多数烤箱和熔炉应用不需要多肉尺寸的传感器元件,因为环境通常是良性的,不需要传感器外壳。使用热电偶套管和管道套管提供了物理强度,但增加了质量,减缓了传感器反应时间。此外,裸结热电偶比同等尺寸的封闭护套热电偶响应更快。在升温和冷却期间考虑这一点尤为重要,因为过多的材料质量会妨碍传感器跟踪快速变化的温度。

4:低于预期的读数可能表明结构不良

传感器性能的另一个常见问题是传感器输出低于预期。在低温下(低于250°F【121°C】),这可能表明由于冷端密封退化而出现热分流。为此,测量引线和金属护套之间未接地热电偶的绝缘电阻。在500 VDC时,绝缘电阻应大于1 x 109。低温下的热分流也可能是由冷端密封的水分渗透引起的。

糟糕的终止实践是低阅读量的另一个来源。引线剥得太多或绝缘应用不当会使湿气和污染物分流热电偶,产生低绝缘电阻。这可以通过清洁接线板并确保绝缘材料覆盖所有裸露的电线(端子螺钉头正下方的部分除外)来轻松纠正。(图2)

图2:减少传感器护套质量会增加响应时间。

5:使用合适的引线

与热电偶级导线相比,延伸级导线的温度范围更受限制。当热电偶线达到某一温度时,延长线通常遵循电动势/温度曲线,然后明显转向。如果您使用超出其限制的延伸级导线,您可能会在读数中引入非常大的误差。

为了获得可靠的读数,终端头中的热电偶线必须连接到同一种热电偶线,一直连接到执行冷结补偿的仪器(读数、PLC、变送器等)。).应避免在端子头中简单地将信号线缠绕在一起,使用适当的螺旋式端子块将提供长期的互连,并避免因连接不良和腐蚀问题而导致的信号质量下降。对于C型、R型、S型和B型,使用热电偶级别的导线会非常昂贵,因此开发了与这些材料一起使用的专有合金丝。

一种常见的节约成本方案是使用铜线而不是延长线,但铜线根本不符合热电偶的电动势/温度曲线,因此会带来很大的误差。例外情况是B型热电偶,它可能使用高达212 F(100 C)的铜/铜线。(图3)

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