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        行業(yè)新聞
        如何正確使用熱電偶補償導線

        在使用熱電偶進行溫度測量中,熱電偶補償導線的使用比較普遍。但經(jīng)調查發(fā)現(xiàn),很多地方由于沒有正確使用補償導線而出現(xiàn)很多問題。本文介紹了補償導線的原理,對常見錯誤使用的形式進行歸納,同時從理論上分析所產(chǎn)生的偏差,指出正確使用方法和注意事項。
           
            關鍵詞 熱電偶 補償導線 使用方法 誤差
           
            熱電偶補償導線已經(jīng)廣泛用于熱電偶溫度測量中。如果了解了熱電偶補償導線的原理、功能、作用方法和注意事項,就能充分發(fā)揮熱電偶補償導線的作用,否則就會適得其反。
           
            某鋼管生產(chǎn)企業(yè)新引進的一套球化爐裝置,裝置的二十多個測溫點由于設備安裝人員將熱電偶正負極接反,且補償導線還存在多接頭現(xiàn)象,再加上設備使用人員對此知識的貧乏,在工作中因爐溫不正確導致爐內產(chǎn)品報廢,直接經(jīng)濟損失達一百多萬元,教訓不可謂不深刻。
           
            實際上在眾多熱電偶測溫現(xiàn)場,筆者發(fā)現(xiàn)用普通銅導線作連線的占40%,而使用補償導線作連接線的僅占60%。究其原因有二:
           
            一是由于熱電偶設備使用操作人員不了解補償導線功能,認為既然只要起到連接作用,普通導線即可。
           
            二是設備制造商在安裝熱電偶時,用的連接線即為普通導線,而在使用者角度總認為設備安裝人員都是專業(yè)人員,做法總是正確的,沒能引起應有的懷疑。
            在工業(yè)生產(chǎn)中,雖然熱電偶作為溫度傳感器,已經(jīng)廣泛使用于溫度測量和控制,人們對此也比較熟悉,但如果在使用中不注意正確的使用方法,就會給測溫和控溫造成很大的偏離,嚴重時會直接造成經(jīng)濟損失,所以應該引起重視。
           
            一、熱電偶的測溫原理簡介
           
            由2種不同均質材料A、B組成的回路(見圖1)稱為熱電偶。A、B材料2端連接的接點分別用J1、J2表示,如果J1、J2的接點溫度T1和T2不一樣,在回路中就會產(chǎn)生電勢,通常稱為熱電勢。當A、B的材料一定時,熱電勢的大小取決于T1、T2之間的溫度差,用公式表示為
            EAB(T1,T2)=eAB(T1)+eBA(T2)=eAB(T1)-eAB(T2) (1)
            式中:EAB(T1,T2)--—材料為A、B的熱電偶,接點溫度T1、T2之間的溫差電勢。
            eAB(T1)--—A、B接點溫度為T1時的電勢。
            eAB(T2)、eBA(T1)--—A、B接點溫度為T2時的電勢,這2項大小相等,符號相反。
           
            為了統(tǒng)一熱電偶材料并進行規(guī)范,******有關標準規(guī)定了組成熱電偶材料A、B的成分、純度,并且給出了A、B材料的組合形式,統(tǒng)一用一個字母命名型號,如K型、S型等。為了使用方便,將各種型號的熱電偶溫度值與電勢關系,統(tǒng)一為相對于0℃時的電勢值,這里用T0表示,制成各種型號的熱電偶分度表,便于查閱和計算。
            這樣相對于圖1中的形式,公式(1)轉化為
            EAB(T1,T2)=EAB(T1,T0)-EAB(T2,T0) (2)
            公式(2)就是我們目前使用的實用公式,只要知道T1、T2,可以從分度表中查出EAB(T1,T0)和EAB(T2,T0)。
           
            圖1中左圖為原理圖,該圖中對于熱電勢無法測量;右圖為目前實際使用的測量電路,在熱電偶的2極用測量導線連接,根據(jù)熱電偶中間導體定律,只要右圖中接點J2、J3的溫度相同,均為T2,并且連接導線均為同種均質材料,圖1中的右圖與左圖是等效的。
           
            二 熱電偶補償導線
           
            1. 連接導體定律和中間溫度定律
           
            首先我們來分析熱電偶的連接導體定律和中間溫度定律,如圖2。
           
            實際應用中,測量和控制儀表與熱電偶總是有一段距離,如圖2所示。C、D也是2種均質材料,根據(jù)熱電偶的中間導體定律,可以導出測量的總電勢EZ的表達式為:
            EZ=EAB(T1,T3)+ECD(T3,T2) (3)
            式(3)就是熱電偶連接導體定律。如果連接的不是一段,總電勢EZ同樣為各個部分之和。在圖2的測量中,我們希望測量端的總電勢為熱電偶EAB(T1,T2),便于控制儀表測量中不至于中間連接產(chǎn)生附加電勢,表達式為:
            EAB(T1,T2)=EZ=EAB(T1,T3)+EAB(T3,T2) (4)
            式(4)中T3稱為中間溫度,所以也稱為中間溫度定律。這樣就要求我們找到某種材料C、D,他的特性為:
            ECD(T3,T2)=EAB(T3,T2)(5)
            滿足式(5)的材料我們稱為熱電偶的補償導線。因為熱電偶的種類較多,所以熱電偶補償導線的種類也較多。
            2. 在工業(yè)溫度測量和溫度控制中正確使用補償導線
            工業(yè)溫度測量、控制中,熱電偶使用的位置總是距測量、控制表(下面簡稱儀表)有一定的距離,因而從熱電偶的輸出端到測量、控制表的輸入端,需使用補償導線連接。由于熱電偶和補償導線均有正負極,故接線時應該正極與正極連接,負極與負極連接。見圖3所示。
            圖3中由于T3和T2的溫度差會給測量帶來誤差,補償導線的作用就是補償T3和T2,不同種類的熱電偶,要使用相應型號的補償導線,不同型號的補償導線不能混用。

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