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    工業用熱電偶誤差分析

      鎧裝熱電偶是測量溫度的一種儀器。溫度是一個重要的物理量,它和許多物理現象、化學現象都息息相關,煉廠的全部生產過程更是在一定溫度范圍內控制。熱電偶是利用兩種不同材料的導體或半導體和連接導線組成的閉合回路。參考段是焊接端,冷端為與導線連接一端。

      在實際使用中,特別是在高精度多點測溫系統中,熱電偶受各種因素的影響,使測量結果存在一定誤差。小編在工作中總結了以下幾方面造成鎧裝熱電偶測溫誤差的影響如下。

    一、測溫元件導熱的影響

      熱電偶冷端一直向外散熱,造成熱電偶冷熱兩端溫度不穩定,熱電動勢也會隨著變化;另外,金屬保護管導熱性能好,插入深度會深一些,而陶瓷保護管絕熱性能好,可插淺一些;在工程測溫中,插入深度還與測量對象靜止或流動等狀態有關。

    二、不均勻性影響

      1、熱電偶材質本身不均勻。檢定熱電偶按規程要求插入檢定爐中心的深度有300mm。但是,當熱電偶長度很大時,大部分熱偶絲處于高溫區,如果熱偶絲是均勻材質質的,那么依據均質回路定則,測量結果與長度無關;在現有的貴金屬、廉金屬熱電偶檢定規程中,對熱電偶的不均質尚未做出規定,只有在熱電偶絲材料標準中,對熱偶絲的均勻性有一定要求;

      2、熱電偶絲使用后產生的不均質。新制熱電偶在反復加工、彎曲致使熱偶絲產生加工畸變,使用中的熱電偶長期處于高溫下也會因熱偶絲的劣化而引起熱電動勢變化,并隨溫度升高,劣化強度增強。

    三、熱輻射的影響

      在測量過程中被測容器壁溫度常與介質溫度不一致,例如測加熱爐爐膛溫度時,爐壁溫度要低很多,熱電偶要比爐壁熱電偶溫度高很多,因此他們之間將發生輻射換熱。在測量較高溫度時,這項誤差比導熱誤差大得多,被測介質溫度越高,誤差越大。

    四、測量系統漏電的影響

      熱電偶測溫系統在檢定過程中,會因電偶極間與爐壁間絕緣不良,導致熱電動勢受到影響,使儀表的指示溫度和實際溫度之間出現誤差,在高溫下尤其嚴重,甚至將會導致測量系統的失靈。

    五、冷端補償導線的影響

      當熱電偶長度大于300mm小于750mm時,熱電偶的冷端不能直接用導線連接在測量系統上,因為熱電偶太短,兩端的溫差不夠大,主要是冷端溫度不夠低,造成熱電動勢不能準確反應冷端溫度。理論上,熱電偶是冷端為0℃為標準進行測量的。然而實際中測量儀表時往往是處于室溫下測量的,由于冷端不滿足0℃,測量不準,出現誤差。為減少誤差,就采用冷端溫度補償。補償導線顏色和所對應熱電偶分度號如下表所示。

      接補償導線后的熱電偶,此時參考端已是一個溫度不變或變化很小的新參考端,產生的熱電動勢已不受原參考端溫度變化影響,再結合其他修正方法將補償導線與儀表連接處溫度修正到0℃。

    六、熱電偶的使用注意事項

      1、目前,我廠普遍使用K型和E型熱電偶,在安裝時要選擇合適分度號的熱電偶。在滿足工藝流程的前提下,同時使用多臺測溫儀表,以防止由于人為的原因造成不同分度號的熱電偶與測量儀表混用,出現質量事故;

      2、熱電偶的測量端要確實插到保護管的末端,以保證測量結果的準確性;

      3、使用中的熱電偶,定期送計量部門進行檢定,對于檢定不合格的熱電偶及時更換;新購買的熱電偶應先檢定再投入使用。

      通過對熱電偶測溫原理及誤差影響的分析,對熱電偶測溫元件的測溫原理和誤差因素有了系統認識,得出了熱電偶的不穩定性不均勻性都會引起測量誤差;熱傳導、熱輻射及安裝使用不當也會引起測量誤差。另外,有些誤差是由于元件制造過程或測量系統即儀器本身存在的誤差,還有一些是人為造成的。通過熱電偶對溫度的測量直接關系到成品油的合格與否,每只新進熱偶只有通過計量檢定合格了才能安裝在現場中。


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