第四章第四章 热电偶温度计热电偶温度计Thermocouple ThermometerThermocouple Thermometer热电偶测温原理热电偶测温原理 常用热电偶的种类常用热电偶的种类 常见问题分析常见问题分析概述概述概述概述1 1）热电偶热电偶是应用最普遍、最广泛的温度测量元件。是应用最普遍、最广泛的温度测量元件。 2 2）既可用于既可用于流体流体温度测量也可用于温度测量也可用于固体固体温度测量，既可以检测温度测量，既可以检测静静 态态温度也能测量温度也能测量动态动态温度。温度。 3 3）在火电厂中，主蒸汽、过热器管壁与高温烟气等的温度都是采在火电厂中，主蒸汽、过热器管壁与高温烟气等的温度都是采 用热电偶测量的。用热电偶测量的。 4 4）热电偶一般用于测量热电偶一般用于测量10010016001600范围内温度，用特殊材料制范围内温度，用特殊材料制成的热电偶还可测更高或更低的温度；成的热电偶还可测更高或更低的温度；5 5）热电偶将感受到的）热电偶将感受到的温度信号温度信号直接转换成直接转换成电势信号电势信号输出，便于输出，便于 DCSDCS测量、信号传输、自动记录和控制等。测量、信号传输、自动记录和控制等。 一、热电偶测温原理一、热电偶测温原理热电偶由两根不同材料的导体焊接或绞接而成。将将两种不同材料的导体两种不同材料的导体组成一个闭合回组成一个闭合回 路，如果路，如果两端接点的温度不同两端接点的温度不同，回路中将，回路中将 产生电势，称为产生电势，称为热电势热电势。这个物理现象称。这个物理现象称 为为热电效应热电效应l热电效应热电偶的补偿导线：热电偶的补偿导线：补偿导线作用的实质是热电偶的补偿导线作用的实质是热电偶的延长延长在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不 能接错能接错注意：注意：pp补偿导线应该与热电偶配套使用；补偿导线应该与热电偶配套使用； pp连接时极性不可接错连接时极性不可接错: :正极正极- -红色（红色（P P）, ,负极负极- -其它色（其它色（N N） 补偿导线补偿导线C C、D D 与热电偶与热电偶A A、B B 配配 接，将热电偶的冷接，将热电偶的冷 端由端由t t0 0 移到移到t t0 0处。处。型号型号配用热电偶配用热电偶 正正- -负负导线外皮颜色导线外皮颜色 正正- -负负SCSC铂铑铂铑1010- -铂铂红红- -绿绿KCKC镍铬镍铬 - - 镍硅镍硅红红- -蓝蓝EXEX镍硅镍硅 - - 铜镍铜镍红红- -棕棕补偿导线外形补偿导线外形 AB屏蔽层保护层二二、常用热电偶的种类、常用热电偶的种类 标准化热电偶：标准化热电偶：（1 1）铂铑铂铑10-10-铂（铂（S S）；）；（2 2）铂铑铂铑30-30-铂铑铂铑6 6 （B B）；）；（3 3）铂铑铂铑13-13-铂铂 （R R）；）；（4 4）镍铬镍铬- -镍硅镍硅( (镍铬镍铬- -镍铝镍铝) ) （K K）；）；（5 5）铜铜- -铜镍铜镍( (康铜康铜) ) （T T）；）；（6 6）镍铬镍铬- -康铜（康铜（E E）；）；（7 7）铁铁- -康铜康铜 （J J）。）。铂铑铂铑10-10-铂（铂（S S型）型） 偶丝直径：偶丝直径：0.50.50.020 mm0.020 mm； 适用范围：适用范围： 0 011001100，1100110016001600； 适用于氧化性气氛中测温适用于氧化性气氛中测温; ;长期最高使用温度长期最高使用温度 为为1300,1300,短期短期最高使用温度最高使用温度16001600。 特点：特点：复制性好、测量精度高；复制性好、测量精度高；价格贵、热电价格贵、热电 势小势小 偶丝直径：偶丝直径：0.30.3、0.50.5、0.80.8、1.01.0、1.21.2、1.51.5、 2.02.0、2.52.5、3.2 mm3.2 mm； 适用范围：适用范围： 20020013001300 ； 特点：特点：测温范围较宽、测温范围较宽、热电势较大、线性度好热电势较大、线性度好 、价格适中。被广泛使用。价格适中。被广泛使用。镍铬镍铬- -镍硅（镍铝）镍硅（镍铝）（K K型）型） 偶丝直径：偶丝直径：0.30.3、0.50.5、0.80.8、1.21.2、1.61.6、2.02.0、 3.2 mm3.2 mm； 适用范围：适用范围：200200900900； 特点：特点：输出的热电势大输出的热电势大（常用热电偶中，每常用热电偶中，每 摄氏度对应的热电势最高摄氏度对应的热电势最高）镍铬康铜（镍铬康铜（E E型）型） 分度号分度号 名称名称 测量温度范围测量温度范围 10001000 C C 热电势（热电势（ mVmV）S S铂铑铂铑1010铂铂-50-501600 1600 C C9.5879.587KK镍铬镍硅镍铬镍硅 ( (镍铝镍铝) ) -270-2701370 1370 C C41.27641.276E E镍铬铜镍镍铬铜镍 ( (康铜康铜) )270270800 800 C C76.35876.3583种热电偶的测温范围与热电势各有什么特点？实际测量时，冷端实际测量时，冷端t t0 0为往往为环境温度。为往往为环境温度。如如t t0 02020时，测得时，测得 E EABAB( (t t，20)20)，要求，要求 t t？E EABAB( (t t，0)0) E EABAB( (t t，20)20) E EABAB(20(20，0) 0) 解：查表得解：查表得E EKK(25(25，0)0)1mV,1mV,则则 E EK K ( (t t，0) 0) E EK K ( (t t，25)25) E EK K (25(25，0)0)18.537mV18.537mV查分度表求得查分度表求得 t t =450.5 =450.5 。如果用如果用E EKK( (t t，25)25)17.537mV17.537mV直接查表，则得直接查表，则得t t=427 =427 ，显然误差是很大的。，显然误差是很大的。例：一支镍铬镍硅热电偶，在冷端温度为室温例：一支镍铬镍硅热电偶，在冷端温度为室温 2525时，测得热电势时，测得热电势E EKK( (t t，25)25)17.537mV17.537mV， 试求热电偶所测的实际温度试求热电偶所测的实际温度 t t？ 普通型热电偶普通型热电偶 铠装热电偶（套管热电偶）铠装热电偶（套管热电偶）三三、热电偶的结构形式、热电偶的结构形式（1 1）普通型热电偶：）普通型热电偶：1-热电极; 2-绝缘管; 3-保护套管; 4-接线盒 普通普通装配型装配型 热电偶的结构图热电偶的结构图 接线盒接线盒引出线套管 固定螺纹 （出厂时用塑料包裹） 热电偶工作端（热端） 不锈钢保护管 热电极：热电极：直径：贵金属一般为直径：贵金属一般为0.30.30.65mm0.65mm；贱金属一般为贱金属一般为0.50.53.2mm3.2mm。长度：一般为长度：一般为3503502000mm2000mm。a点焊；b对焊；c绞状点焊 绝缘管：绝缘管：防止两根热电极短路。防止两根热电极短路。低温下：橡胶、塑料低温下：橡胶、塑料 高温下：氧化铝、陶瓷等高温下：氧化铝、陶瓷等 a：无固定装置b：带加强管且无固定装置c：固定螺纹d：固定法兰e：活动法兰保护套管：保护套管：防止热电极遭受化学和机械损伤防止热电极遭受化学和机械损伤. . f：锥形固定螺纹g：焊接固定锥形h：900套管普通式、防溅式、防水式、隔爆式和插座式普通式、防溅式、防水式、隔爆式和插座式接线盒内有接线端子，可供热电极和补偿导线接线盒内有接线端子，可供热电极和补偿导线 连接之用。连接之用。接线盒：接线盒： 普通装配型普通装配型 热电偶的外形热电偶的外形安装螺纹安装法兰隔爆隔爆型热电偶外形型热电偶外形厚壁保护管压铸的接线盒（2 2）铠装热电偶（套管热电偶）：）铠装热电偶（套管热电偶）：l是由热电极、绝缘材料 和金属套管三者组合 经拉伸加工而成的坚实 组合体。特点：特点：动态响应快，机动态响应快，机 械强度高，耐高压、耐械强度高，耐高压、耐 冲击。冲击。适用于狭小管道适用于狭小管道 内的温度测量。内的温度测量。铠装型热电偶外形铠装型热电偶外形法兰法兰铠装型热电偶可 长达上百米BA绝缘材料铠装型热电偶 横截面四、热电偶常见问题分析四、热电偶常见问题分析a热电偶的补偿导线接反。这主要是基建时出现的问题，负责接线的人员一时的粗心造成，属人为 因数。当出现热电偶的补偿导线接反情况时，操作 员控制站上的显示通常比实际值偏大或偏小（根据 通道测量回路而定）。 四、热电偶常见问题分析四、热电偶常见问题分析b热电偶的补偿导线绝缘层被磨破，造成信号回路接地。这主要是因为补偿导线较硬，而且在接线 盒内又未被安放平整，处理故障时多次旋拧接线盒 盖碰到补偿导线而将其磨破。此类故障反映在操作 员控制站上其温度示值一般偏小。四、热电偶常见问题分析四、热电偶常见问题分析c接线盒内接线端子接触不良。因补偿导线和热电偶的导线都比较硬，所以现场检修时紧固接线比 较困难，有时候开始把导线拧紧了但过段时间随着 导线的变形又松了。此类故障反映在操作员控制站 上的温度示值为无显示或显示值超量程。四、热电偶常见问题分析四、热电偶常见问题分析d补偿电阻故障。此类故障表现为热电偶接上后温度显示值缓慢上升或下降。四、热电偶常见问题分析四、热电偶常见问题分析e锅炉尾部烟道测量热电偶故障率较高。停机检修时将热电偶拆下发现热电偶的头部包括护套管被 烟气冲刷后严重磨损，将护套管改由耐磨钢材料制 成后，才消除了此类故障隐患。四、热电偶常见问题分析四、热电偶常见问题分析f热电势比实际值小。原因： 热电偶接线盒内接线柱间短路。 补偿导线因绝缘烧坏而短路。 补偿导线与热电偶不匹配。 补偿导线与热电偶极性接反。 插入深度不够四、热电偶常见问题分析四、热电偶常见问题分析g热电势比实际大。原因： 补偿导线与热电偶不匹配。 热电极变质 插入深度不够 热电偶参考端温度偏高四、热电偶常见问题分析四、热电偶常见问题分析g测量仪表指示不稳定，时有时无，时高时低原因： 热电极在接线柱处接触不良 热电偶有断续短路或断续接地现象 热电极已断或似断非断 热电偶安装不牢固，发生摆动 补偿导线有接地或断续短路现象 仪表问题