热电偶测量劣化分析及应用
时间：2014-05-23 阅读：1661
在工业生产中,热电偶是温度检测与控制系统中*的传感器。我们常用的热电偶按材质可分为廉金属热电偶和贵金属热电偶。顾名思义,廉金属热电偶使用的材料一般为镍、铬、硅、铁、铜等容易获得的廉价材料的合金,而贵金属热电偶使用的材料则是铂、锗、铱等贵重金属的合金。常用的廉金属热电偶有E、J、K、T等型号热电偶,常用的贵金属热电偶有B、S等型号的热电偶。1传统廉金属热电偶的缺点 传统廉金属热电偶E、J、K和T等型号热电偶虽然造价低廉,运行与维护成本相对较低,但其本身具有不可克服的两大缺点: *,测量范围的局限性。这几种热电偶中只有K型热电偶测量温度上限zui高,短时间可达1300℃。但实际使用中一般在1200℃以上只能持续使用较短时间(约半小时左右),超过一定时限热电偶即要损坏。而一般的钢铁工业生产中,热电偶使用zui多的地方是各种炉、窑,其加热温度往往在1200℃一1250℃之间,短时间甚至达到1300℃左右。因此,为了适应生产需要,保证热电偶的使用安全,贵金属热电偶如B或S型热电偶在炉、窑上应用较为普遍,从而造成生产运行与维护成本的上升。
热电偶实际使用时,装配式热电偶通常带有保护管,只有在特殊情况下才裸丝使用。因此,在多数场合下,保护管的寿命决定了热电偶寿命。对热电偶的实际使用寿命的判断,必须是通过长期征集、积累实际使用状态下的数据,才有可能给出准确的结果。
正确使用热电偶能够保证我们测得准确的温度,反之,则容易对温度的测量产生不良的影响。热电偶的工作原理是基于赛贝克效应,即:如果A、B是由两种不同成分的均质导体组成的闭合回路,当两端存在温度梯度(T,T0)时,回路中就有电流通过,那么两端之间就存在赛贝克电势——热电势,记为EAB(T,T0)。其值与组成热电偶的金属材料性质、热端与冷端的温度差的大小有关,而与热电极的长短、直径大小无关。此不同导体的组合称热电偶,T端称工作端(热端);T0称为参考端(冷端)。热电偶作为测温的一次元件,因其结构简单、测量精度高、动态响应快和测温范围广以及可远距离测量等优点而得到广泛应用,
热电偶的使用寿命与其劣化有关,所谓热电偶的劣化,即热电偶经使用后,出现老化变质的现象。由金属或合金构成的热电偶,在高温下其内部晶粒要逐渐长大,同时,合金中含有少量杂质,其位置或形状也将发生变化,而且,同周围环境中的气体也要发生反应。伴随上述变化,热电偶的热电动势也将极其敏感地发生变化。因此热电偶的劣化是不可避免的。热电偶的劣化是一个量变过程,对其定量很困难,将随热电偶的种类、直径、使用温度、气氛、时间的不同而变化。热电偶的使用寿命是指热电偶劣化发展到超过允许误差,甚至断线不能使用的时间。有关热电偶使用寿命的判断,日本是依据JIS(C-1602-1995)标准中规定的热电偶连续使用时间。对B、R、S型热电偶而言为2 000 h,K、E、J、T型热电偶为10 000h。