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※ 热电偶介绍说明

 

一、工作原理

     热电偶的工作原理是:两种不同的金属导体A和B一端焊接在一起作为测温端T0,一端(正负极)直接接在仪表(或通过补偿导线连接仪表)作为冷端T,当两端产生温差。如T0>T,在回路中就会产生热电动势(mV信号),再由仪表把热电动势转化为温度值显示出来。
  
     热电偶的热电动势将随着测温端温度升高而升高,热电动势的大小只与热电偶导体材质(分度号)及两端温差有关,和热电偶丝的长度、直径无关。

 

二、结构原理

     热电偶按其结构原理分为两大类,即装配式和铠装式。装配式热电偶探杆部分由含陶瓷绝缘的热电偶丝(或含有机绝缘层的热电偶线)与保护管组装而成的,其特点是生产工艺简单,反应较慢。而铠装热电偶是由热电偶丝、绝缘氧化镁粉套保护管由机械经多次一体拉制而成的,其具有能弯曲、热响应快等优点。不管哪种热电偶都是管径越细反应速度越快。

 

三、解剖图

 

①装配式热电偶

 

         

 

 

②铠装式热电偶

 

         

 

四、各种分度号特性

①、镍铬-镍硅热电偶(分度号为K
     该种热电偶的正极为含铬10%的镍铬合金,负极为含硅3%的镍硅合金,它的负极亲磁性强,它具有使用温度宽,热电电动势与温度的关系近似线性,价格较便宜,是目前用量最大的热电偶。最高使用温度可达1300℃,适用于在氧化性及惰性气氛中连续使用,短期使用温度为1200℃,长期使用温度为1000℃。1000℃~1300℃高温稳定性较N型热电偶差,在250℃~550℃范围内短期热循环稳定性不好,在室温至230℃范围内,尤其在磁场中使用常出现与时间无关的热电动势干扰。虽有以上缺点,但因时间问题,目前仍是最常用的热电偶。

②、镍铬硅-镍铬镁(分度号为N
     这是一种新型镍基合金测温材料,在1300℃以下高温抗氧化性强,热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好,耐核辐照及耐低温性能好。在-200℃~1300℃范围内有全面取代其余四种普通热电偶与部分替代S/R型热电偶的趋势,长期使用温度为1200℃,短期为1300℃,特别是在1000℃~1300℃范围内使用寿命较K型有成倍提高。

③、铜-铜镍热电偶(分度号为T
     该种热电偶的正极为纯铜,负极为铜镍合金(康铜)。其主要特点是在五种普通热电偶中,它的准确度最高,热电极丝的均匀性好。使用范围是-200℃~+350℃,但因铜的热电极易被氧化,故在氧化性气氛中使用一般不能超过300℃,因此在-200℃~+300℃范围内测量精度要求高的场合可以使用此热电偶。

④、铁-铜镍热电偶 (分度号为J
     该种热电偶的正极为纯铁,负极为铜镍合金(康铜)。它的特点是价格便宜,既可用于氧化性气氛(使用上限为750℃),也可用于还原性气氛(使用上限为950℃),耐H2及CO气体腐蚀,在含碳或铁的条件下使用也很稳定,多用于化工厂,但在高温(540℃)含硫的气氛中使用,铁热电极易生锈。

⑤、镍铬-铜镍热电偶(分度号为E
     该种热电偶的正极为镍铬合金,负极为铜镍合金。它最大的特点是五种普通热电偶中其热电动率最大,即灵敏度最高。在要求灵敏度高、热导率低,可容许大电阻的条件下常常选用.适宜在-250℃~+870℃范围内的氧化或惰性气氛中使用,尤其适宜在0℃以下使用,且湿度大的情况下较其它热电偶耐腐蚀。

⑥、铂铑10-铂铑热电偶(分度号为S
     该种热电偶正极为含铑10%的铂铑合金,负极为纯铂。它的特点是热电性能稳定,抗氧化性强,宜在氧化性、惰性气氛中连续使用。长期使用温度为1400℃,短期(2个小时)使用温度为1600℃,在所有的热电偶中它的准确度等级最高,通常作为标准或作为测量高温的热电偶,但它的缺点是价格昂贵,机械强度较低。不适合在还原性气氛或含金属蒸气的条件下使用。

⑦、铂铑13%-铂热电偶(分度号为R)
     该种热电偶正极含铑13%的铂铑合金,负极为纯铂。同S型热电偶相比热电动热率大15%左右,其它性能几乎完全相同,长期使用温度也是1400℃。

⑧、铂铑30-铂铑6(分度号为B)
     该种热电偶正极为含铑30%的铂铑合金,负极为含铑6%的铂铑合金,因两极均为铂铑合金,故简称双铂铑热电偶。长期使用温度为1600℃,短期(2个小时)使用温度为1800℃。在室温下热电动势极小,故在测量时一般不用补偿导线。适宜在氧化性或中性气氛中使用,也可以在真空条件下短期使用。即使在还原性气氛下使用,其寿命也是R或S型热电偶的10~20倍。

 
 标准热电偶的测量精度
  T 型 K、N、J、E 型 R、S 型 B 型
Ⅰ 级精度允差 -40℃~+125℃
±0.5℃
-40℃~+375℃
±1.5℃
0℃~1100℃
±1℃
 
125℃~350℃
±0.004·t
375℃以上
±0.004·t
1100℃~1600℃
±[1+0.003(t-1100)]℃
 
Ⅱ 级精度允差 -40℃~+133℃
±1℃
-40℃~+333℃
±2.5℃
0℃~+600℃
±1.5℃
 
133℃~350℃
±0.0075·t
333℃以上
±0.0075·t
600℃~1600℃以上
±0.0025·t
600℃~1700℃
±0.0025·t
 注意: ①"t"为实际测量值,例如T型Ⅰ级测300℃时允许最大误差是±(0.004×300℃)=±1.2℃。
           ② 允差,指的是允许的最大误差,不是真正误差,我司产品的误差值大部份远低于最大误差。
           ③ K、N型热电偶Ⅰ级精度最高只能到1000℃,Ⅱ级最高只能到1200℃。

 

 

※  热电阻介绍说明

 

一、工作原理

     热电阻是利用导体或半导体(感温元件)的电阻值随温度的变化而变化的原理来测温的,按其感温元件材料不同分为铂热电阻、铜热电阻、镍热电阻,但后两种非常少用,在这里不作介绍。铂热电阻按其在0℃时的电阻值不同分为五种分度号:PT100、PT10、PT20、PT500、PT1000;但在工业上大部份都是用PT100的,其它四种为一些特殊场合使用,PT100指的是0℃时电阻值为100Ω的铂热电阻。PT100铂热电阻元件的测温范围是-200℃~+850℃,常用是-200℃~+650℃。(做成完整产品时能测多高温度还要看引线、绝缘层以及保护管的耐温范围)。

 

二、结构原理

     热电阻按其结构原理不同分为两大类:装配式、铠装式。装配式热电阻由感温元件焊接低电阻引线套陶瓷绝缘(或含绝缘层的铜芯线)与保护管组装而成。其特点:生产工艺较简单、反应慢、机械强度低,而铠装式热电阻是将感温元件装入经压制密实的氧化镁粉绝缘、有内引线的金属套管内,焊接感温元件与内引线后,再将装有感温元件的金属套管端头填充、焊封成坚实整体的热电阻。热电阻的引线有两线制、三线制、四线制三种,两线制配线简单、设计费用低,但会增加引线电阻的附加误差,很少用。三线制可以消除内引线电阻的影响,大部份采用这种方式。四线制一般用于高精度测量,此种引线方式不仅可消除内引线电阻,而且消除连接导线电阻的影响。
 

 

三、解剖图

 

①装配式热电阻

 

         

 

 

②铠装式热电阻

 

 
 


PT100热电阻的测量精度
PT100 A级精度允差
±(0.15±0.002·t)
B级精度允差
±(0.30±0.005·t)
注:t为实际测量值
  注:①A级的允许偏差不适用于t>650℃的温度范围,不适合采用二线制的铂热电阻。
    ②允差,指的是允许的最大误差,不是真正误差,我司产品的误差值大部份远低于最大误差


 

 

※  热电偶/热电阻常用螺纹

 

一、产品简介

    目前热电偶的常用螺纹的有五种类型:55°锥管螺纹(PT)、55°管螺纹(PF)、60°公制螺纹(M)、60°英制螺纹(UNC)、60°美标锥管螺纹(NPT),其中PT锥管螺纹、PF管螺纹与M公制螺纹比较常用。PT锥管螺纹与PF管螺纹用同一个规格表,差别在于PT螺纹是有锥度的,而PF螺纹是没有锥度的。PT锥管螺纹也叫用螺纹密封的管螺纹(有些  也用R或ZG表示),PF管螺纹也叫非螺纹密封的管螺纹(有些也用G表示)。M公制螺纹也叫米制普通螺纹,UNC英制螺纹相当于英寸制普通螺纹,NPT锥管螺纹也叫美国标准锥管螺纹。以下为四种比较常用螺纹规格表:

 

 

二、管螺纹

锥管螺纹 管螺纹 螺纹大径D 每英寸牙数N 螺距P 可适用的管径
PT1/8 PF1/8 9.728 28 0.907 φ6或小于
PT1/4 PF1/4 13.157 19 1.337 φ8或小于
PT3/8 PF3/8 16.662 19 1.337 φ10或小于
PT1/2 PF1/2 20.955 14 1.814 φ12或小于
PT3/4 PF3/4 26.441 14 1.814 φ16或小于
PT1 PF1 33.249 11 2.309 φ22或小于
  注:实际使用过程中φ3~φ8的管大部分用PT1/4,φ9.5~φ12的管大部分用PT1/2,φ16的管大部分用PT3/4。

 

三、公制螺纹

公称直径
D
螺距P   公称直径
D
螺距P
粗牙 细牙 粗牙 细牙
6 1 0.75 20 2.5 2、1.5、1
8 1.25 1、0.75 22 2.5 2、1.5、1
10 1.5 1.25、1、0.75 24 3 2、1.5、1
12 1.75 1.5、1.25、1 27 3 2、1.5、1
14 2 1.5、1.25、1 30 3.5 2、1.5、1
16 2 1.5、1 33 3.5 3、2、1.5
18 2.5 2、1.5、1 36 4 3、2、1.5
  公制螺纹用M表示,螺距为粗牙的,螺距可以省略不标,而螺距为细牙的必须标注,如:M6和M6×0.75,M6是螺距为1的螺纹,M6×0.75是螺距0.75的螺纹,热电偶常用螺纹有M6、M8、M12×1.5、M16×1.5、M20×1.5、M27×2、M33×2。

 

四、英制螺纹

公称中径(大径) 螺距   公称中径(大径) 螺距
in mm 牙/in P(mm) in mm 牙/in P(mm)
1/4 6.200 20 1.270 9/16 14.080 12 2.117
5/16 7.780 18 1.411 5/8 15.650 11 2.309
3/8 9.360 16 1.588 3/4 18.810 10 2.540
7/16 10.930 14 1.814 7/8 21.960 9 2.822
1/2 12.500 12 2.117 1 25.110 8 3.175

 

 

※  热电偶/热电阻保护管

 

一、金属保护管

材 质 特 性
奥氏体
不锈钢
304型   18Cr8Ni不锈钢。耐热耐蚀性能优良,在氧化气氛下,可用到900℃。由于渗碳作用,致使其抗蚀能力降低,使用温度降为430℃~540℃。在-185℃~790℃范围内,有良好的机械强度。
主要用于化工、食品、塑料、石油工业。它是一种典型的热电偶保护管材料,有80%以上的热电偶采用此保护管。抗硫、抗还原性能差。
310S型   25Cr-20Ni不锈钢。含镍、铬高,耐热性能优良,抗硫能力低,在氧化气氛下,可用至1150℃。主要用于发电厂锅炉,可达980℃。
316型   18Cr-12Ni-Mo不锈钢。含钼,在氧化气氛下可用到930℃。适用范围与304型相同。耐热、耐酸、碱浸蚀性能优良。
347型 18Cr-9Ni-Nb-Fe不锈钢。常用温度900℃。因加Nb,抗晶界腐蚀性强。
铁素体
耐热钢
446型   在氧化性气氛下使用温度为1090℃,具有优异的耐高温腐蚀及抗氧化能力。主要适用于淬火炉、氮化炉和退火炉,盐浴及铅、锡、巴氏合金熔体,含硫气氛。还可用于均热炉、锌熔炉、废气锅炉、水泥窑出口、沥青混合煅烧炉、玻璃窑烟道等。不适于含碳气氛。
镍基变形
高温合金
GH3030   化学成分(质量分数,%)为19~22Cr、0.15~0.35Ti,余Ni。具有优良的抗腐蚀及抗氧化性能,良好的工艺性能与满意的焊接性能,常用温度为1150℃。
化学成分类同于美国Inconel 600。
GH3039   化学成份(质量分数,%)为18~22Cr、1.8~2.3Mo、0.9~1.3Nb、0。3Fe,余Ni。加入Mo、Nb等元素进行固熔强化,在800℃以下具有足够的持久强度和冷热疲劳性能。常用温度为1150℃。
GH747   具有良好的高温抗氧化性能及高温强度。
因科内尔
耐热耐蚀
合金
(Ni-Cr-Fe)
(Inconel)
600型   在氧化性气氛下可用至1150℃,在还原性气氛下最高使用温度降至1040℃。在含硫气氛下,使用温度不能超过540℃。主要用于渗碳炉、退火炉、盐浴炉、高炉热风管、余热锅炉、矿石焙烧炉、水泥窑排烟道、煅烧炉、玻璃窑烟道管。
601型   其用途与600型相同,但高温下抗氧化、抗硫腐蚀能力强,使用温度可1260℃。
800型   在氧化性气氛下,可用至1090℃,与600型相似,但不适用于氮化炉、氢氧化物熔体。抗硫腐蚀能力超过600型。

 

二、非金属保护管

材 质 特 性
石 英   使用温度可达1090℃,热膨胀系数小,耐热冲击性能强,响应速度快,耐酸性能好,耐碱性能差,可透过氢及还原性气体。用于金、银熔体或高温火焰测量。
莫来石
(3Al O ·2SiO )
  使用温度可达1510℃,机械强度低,耐热冲击性较强,在BaCl 熔盐中可用到1290℃,耐熔融金属及可燃性气体腐蚀,耐金属氧化物及碱腐蚀性能差,应垂直安装。水平安放时,要有支撑。适用于高温陶瓷、热处理及玻璃行业。
氧化铝
(质量分数为96%)
  使用温度可达1760℃,机械强度、耐热冲击性中等。可用于真空感应炉。其他用途同莫来石。
刚 玉
Al O 质量分数为99.5%)
  在有支撑的条件下,使用温度可达1870℃,耐熔融金属腐蚀,气密性好,耐热冲击性能较差。适用于高温加热炉及各种耐火材料炉窑等。
碳化硅   耐化学腐蚀性能好,热导率大,高温下变成导体。因气密性不好,使用时要加不透气的内保护管构成复合管。高温氮化是影响寿命的主要问题。可用于玻璃熔体、高炉渣及有色金属熔体。
氮化硅   使用温度为1000℃,耐酸式盐腐蚀,耐热冲击性优异,机械强度低。耐有色金属腐蚀。如:铝、黄铜、铅、锡、锌,还可用于化工企业及盐浴炉。
氧化锆   使用温度为1900℃,在高温下成为导体。耐碱、碱性渣及特殊的玻璃熔体腐蚀。
硼化锆   使用温度为1600℃,气密性好,良好的导热、导电性能和化学稳定性,耐热冲击性较纯氧化物有所改善。
氧化镁   在空气中到1700℃仍很稳定,高温下,蒸气压大,在还原性气氛中,使用温度要低于1700℃,1800℃以上受卤素及含硫气氛腐蚀,耐金属熔体腐蚀性能较氧化铝差。
二硅化钼   使用温度为1600℃,抗氧化、耐高温、耐热冲击、气密性好。在还原性气氛及腐蚀介质中,亦具有较高的化学稳定性。
石墨   常用温度为1500℃,最高可达2300℃,耐高温、耐热冲击性能良好、易氧化。在碱性腐蚀介质中,亦有良好的稳定性。