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补偿导线与热电偶是否匹配问题

2017年11月10日 14:53 互联网 作者: 用户评论(0

  热电偶补偿导线是一对化学成分不同的金属导线,在一定温度范围内与其所配接的热电偶具有相同的温度———热电势关系。热电偶与二次仪表之间利用补偿导线连接,如果极性接得正确,就相当于热电极延长,使热电偶的冷端延长到温度较低(最理想的温度是0℃)且稳定的场合,以便进行冷端温度补偿,从而达到精确测温的目的。而补偿导线的价格却比相应的热电极便宜得多。

  下面介绍一下补偿导线与热电偶是否匹配的相关问题。

  1、补偿导线与热电偶反接

  如果将补偿导线的正负极与热电偶正负极接反,而热电偶的正负极与仪表的正极连接是正确的,以K型偶为例见下图所示。这种错误在应用中比较普遍,因为连接后,被控制对象的温度变化趋势与显示仪表是一致的。加之目前热电偶补偿导线产品很多标注不规范,难以辨认;有些甚至是生产厂家将颜色标错。下面分析由于这种情况所产生的误差。

补偿导线与热电偶是否匹配问题

  如果正确连接,仪表所接收的总热电势为

补偿导线与热电偶是否匹配问题

  因为连接的错误,根据中间导体定律,仪表所接收的总热电势为

补偿导线与热电偶是否匹配问题

  对于KX延伸型补偿导线,有

补偿导线与热电偶是否匹配问题

  计算,仪表测量值由此产生误差为

补偿导线与热电偶是否匹配问题

  一般工业炉附近的温度,至少比控制间的温度高8℃。那么由此产生误差正好是补偿导线补偿值的2倍。对于K型偶,微分电势值基本在40℃/(μV)左右,测量温度大约比实际温度低16℃。如果控制温度设定在600℃,实际温度应该在616℃左右。

  从上面的分析可以看出,当热电偶补偿导线正负极接反,不仅没有起到补偿作用,误差比不接补偿导线还增加一倍,因此补偿导线在连接时一定要注意极性。

  如果不能确定热电偶补偿导线极性时,可以取一段补偿导线,将一端绝缘去掉后拧在一起,放在热水杯中,用普通万用表直流电压量程最低档测量另一端的2根线,万用表上会显示测量电压的正负,信号的正极为补偿导线的正极。

  2、补偿导线的选材与热电偶的要求不符

补偿导线与热电偶是否匹配问题

  有的测温现场采用的是镍铬—镍硅热电偶,而却配用了镍铬—考铜或铂铑—铂热电偶补偿导线。这均不能发挥其正确的补偿作用,前者导致过补偿,实际炉温低于仪表的指示值,后者导致欠补偿,实际炉温高于仪表的指示值。设热电偶接线盒处的温度tn为100℃,而补偿导线与仪表的接线端处温度t0为0℃,在此情况下,热电偶所需的

  补偿电势为eab(100,0)=4.095mv,前者补偿导线的补偿电势应为ea′b′(100,0)=6.317mv,则过补偿2.222mv,后者的补偿电势为ea′b′(100,0)=0.645mv,则欠补偿为3.450mv,产生的补偿差值相当大。

  3、补偿导线长度不足引起导线混用

补偿导线与热电偶是否匹配问题

  加热设备距仪表柜比较远,补偿导线长度有限用普通铜导线代替,会出现欠补偿的情况,见上图图所示。图中(a)的欠补偿电势为ea′b′(tn,tn′),所出现的补偿差值均难以实际测出。

  在上述情况下如采用热电偶桥式温度补偿器,不仅可以解决补偿导线长度不足的问题,而且温度的补偿也可定值(20℃),二次仪表表示值只要按20℃进行补偿即可。但这只适用于不具有热电偶冷端温度自动补偿部件的仪表,如动圈式温度指示调节仪、计算机等,但温度补偿器所处的环境温度不得高于50℃。

  4、热电偶接线盒的温度过高

  有的盐浴炉采用直型热电偶接线盒的温度高达200℃以上,虽也采用了补偿导线,但已超出规定温度范围,其补偿效果受到严重影响,所产生的补偿差值难以估计,只能采用现场校对的办法进行比较,在此情况下,需改换直角形热电偶,其接线盒可免受盐浴液面的直接热辐射作用。

  注意事项

  ①补偿导线的选择

  补偿导线一定要根据所使用的热电偶种类和所使用的场合进行正确选择。例如,K型偶应该选择K型偶的补偿导线,根据使用场合,选择工作温度范围。通常KX工作温度为(-20~100℃,宽范围的为(25200℃。普通级误差为±25℃,精密级为±15℃。

  ②接点连接

  与热电偶接线站2个接点尽可能近一点,尽量保持接点温度一致。与仪表接线端连接处尽可能温度致,仪表柜有风扇的地方,接点处要保护不要使风扇直吹到接点。

  ③使用长度

  因为热电偶的信号很低,为μV级,如果使用的距离过长,信号的衰减和环境中强电的干扰偶合,足可以使热电偶的信号失真,造成测量和控制温度不准确,严重时会产生温度波动。

  通常使用热电偶补偿导线的长度控制在15m内比较好,如果超过15m,建议使用温度变送器进行传送信号。温度变送器是将温度对应的电热值转换成直流电流传送,抗干扰强。

  ④布线

  补偿导线布线一定要远离动力线和干扰源。在避免不了穿越的地方,也尽可能采用交叉方式,不要平

  ⑤屏蔽补偿导线

  为了提高热电偶连接线的抗干扰性,可以采用屏蔽补偿导线。对于现场干扰源较多的场合,效果较好。但是一定要将屏蔽层严格接地,否则屏蔽层不仅没有起到屏蔽的作用,反而增强干扰。

  结论

  目前,热电偶这一测温装置在工业测温中被广为应用,但必须配接相应的补偿导线,正负极务必连接正确,这样才可获得预期的补偿效果,否则,得不偿失,会造成难以弥补的损失。此外,应用有足够长的补偿导线。

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( 发表人:罗勇杰 )

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