一、K型熱電偶概述

WRN系列錐形保護(hù)管蒸汽熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它可以直接測量各種工業(yè)生產(chǎn)過程中從0℃～1300℃范圍內(nèi)的液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢信號(hào)，通過二次儀表轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。在實(shí)際應(yīng)用中熱電偶有多種結(jié)構(gòu)方式，但工作原理都是一樣的，因其結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、測溫范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳等優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到極為廣泛的運(yùn)用。

二、熱電偶工作原理

兩種不同成分的導(dǎo)體兩端經(jīng)焊接、形成回路，直接測溫端叫測量端，接線端子端叫參比端。當(dāng)測量端和參比端存在溫差時(shí)，就會(huì)在回路中產(chǎn)生熱電流，接上顯示儀表，儀表上就指示出熱電偶，產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢的對(duì)應(yīng)溫度值。熱電偶的熱電動(dòng)勢將隨著測量端溫度升高而增長，熱電動(dòng)勢的大小只和熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫差有關(guān)，和熱電極的長度、直徑無關(guān)。

三、裝配式熱電偶組成部分

裝配式熱電偶主要由接線盒、保護(hù)管、絕緣套管、接線端子、熱電極組成基本結(jié)構(gòu)，并配以各種安裝固定裝置組成。

接線盒有多種樣式：防水式鑄鋁接線盒、防噴式鑄鋁接線盒、小型接線盒、防爆接線盒、不銹鋼接線盒等等。

保護(hù)管分不同直徑，不同材質(zhì)，不一樣的現(xiàn)場工況要求的直徑，材質(zhì)都不一樣。

測溫元件分為鎧裝式元件和裝配式元件，鎧裝式元件就是指用鎧裝熱電偶作為溫度元件，裝配式元件是指用磁珠將偶絲串聯(lián)，頂端焊接，作為溫度元件。鎧裝溫度元件因其穩(wěn)定性高，不易氧化，應(yīng)用比較廣泛。

螺紋規(guī)格分為國標(biāo)，美標(biāo)和英標(biāo)，M16*1.5、M20*1.5、M27*2、M33*2、G1/4、G1/2、G3/4、1/4NPT、1/2NPT、3/4NPT等等

法蘭規(guī)格有DN15、DN20、DN25、DN32、DN40等等，活動(dòng)法蘭、活動(dòng)卡套法蘭、固定法蘭。

四、溫度測量范圍和允許誤差

五、錐形保護(hù)管蒸汽熱電偶選型表

訂貨需知：

1.注明熱電偶型號(hào)、分度號(hào)、使用溫度。

2.熱電偶保護(hù)管直徑、長度。

3.緊固件、法蘭裝置，提供尺寸。

固定螺紋錐形保護(hù)管熱電偶型號(hào)、參數(shù)：

六、拓展介紹：

熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線檢定的目的是要確定補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性是否符合與之相匹配的熱電偶分度表。

在JJG 351-1996《工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程》對(duì)補(bǔ)償導(dǎo)線檢定方法有規(guī)定，補(bǔ)償導(dǎo)線檢定執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是JJG3 51-1996《工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程》。

1、補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性應(yīng)符合下表要求：

2、確定檢定溫度點(diǎn)

一般用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線檢定100℃點(diǎn)，耐高溫補(bǔ)償導(dǎo)線檢定100℃和200℃點(diǎn)，亦可按需要在其他溫度點(diǎn)檢定。

3、將熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的護(hù)層和絕緣層去除10-20mm并將兩個(gè)電極表面絕緣物清除干凈。

4、將熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線一端焊接成熱電偶工組端，另一端為熱電偶的參考端，然后與相同材質(zhì)的銅導(dǎo)線連接。

5、在補(bǔ)償導(dǎo)線作成的熱電偶的測量端套上玻璃保護(hù)管，摻入有恒溫槽中，插入深度不應(yīng)小于300mm，玻璃管口沿?zé)犭娕佳a(bǔ)償導(dǎo)線四周用脫脂棉封好。

6、將補(bǔ)償導(dǎo)線作成的熱電偶的參考端插入裝有變壓器油或酒精的玻璃管或塑料管中，在分散插入冰點(diǎn)恒溫槽內(nèi)，插入深度不應(yīng)小于150mm。

7、具體熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線熱電特性的測試方法與普通熱電偶檢定相同。

熱電偶是應(yīng)用zui廣泛的測溫傳感器。而熱電偶的長期穩(wěn)定性、使用壽命等各項(xiàng)性能指標(biāo)，都與熱電偶保護(hù)管密切相關(guān)。熱電偶損壞率的高低直接取決于熱電偶保護(hù)管材料的性能。因此，本文將詳細(xì)介紹各種熱電偶保護(hù)管的材料、性能和選用，以供技術(shù)人員參考。

隨著自動(dòng)化程度的不斷提高，溫度的測量涉及到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研、醫(yī)療、衛(wèi)生、環(huán)保、氣象以及宇航等部門。熱電偶因其性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確可靠、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測溫范圍廣、信號(hào)可遠(yuǎn)傳等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域中已成為應(yīng)用zui廣泛的感溫元件。而熱電偶的長期穩(wěn)定性、使用壽命等各項(xiàng)性能指標(biāo)，都與保護(hù)管密切相關(guān)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，熱電偶在正常的測量范圍內(nèi)，其損壞率的高低直接取決于保護(hù)管材料性能的優(yōu)異。因此，在實(shí)際使用中正確地選擇保護(hù)管，是延長熱電偶使用壽命的前提。

1、熱電偶保護(hù)管的作用

熱電偶保護(hù)管主要有兩種用途，一是防止遭受機(jī)械損壞；二是保護(hù)熱電偶免受被測介質(zhì)化學(xué)腐蝕、不受氧化氣氛或還原氣氛的有害影響，使熱電偶盡可能處于接近其*氣氛中。因此熱電偶必須加以保護(hù)，使之不受不良?xì)夥盏那趾Α?

2、熱電偶保護(hù)管使用場合

熱電偶在以下幾種介質(zhì)中使用必須用熱電偶保護(hù)管將熱電偶測量電極與介質(zhì)隔絕：

①當(dāng)與熱電偶接觸會(huì)改變熱電偶化學(xué)成分的各種金屬(固體、液體、氣體)；

②會(huì)腐蝕熱電偶材料的爐氣和其它蒸氣(硫及其化合物是特別有害的)；

③能腐蝕熱電偶材料的各種電解質(zhì)。

熱電偶保護(hù)管通常為單保護(hù)管，在某些特殊情況下，可采用兩個(gè)同心安裝的保護(hù)管。接近熱電偶的稱為主保護(hù)管，外面的保護(hù)管叫輔助保護(hù)管。通常采用氧化鋁管為主保護(hù)管，碳化硅管為輔助保護(hù)管套構(gòu)成組合保護(hù)管，以獲得良好的綜合性能，如具有抗切割火焰、抗熱沖擊或防止機(jī)械損傷等作用。

3、理想的熱電偶保護(hù)管性能

①耐高溫：在熱電偶溫度測量上限使用，不應(yīng)產(chǎn)生變質(zhì)和變形，在高溫下抗氧化性能好。

②耐腐蝕：當(dāng)熱電偶用于酸性或堿性，以及具有其他腐蝕性介質(zhì)中測溫時(shí)，保證有一定的壽命。

③密性好：可防止外界有害介質(zhì)滲入保護(hù)管內(nèi)部，使感溫元件損壞或變質(zhì)。

④導(dǎo)熱性好：具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，時(shí)間常數(shù)小。

⑤有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐溫劇變的性能。

⑥物理、化學(xué)性能穩(wěn)定：在長期使用中不和外部介質(zhì)、絕緣材料、熱電極材料相互作用而變質(zhì)，也不產(chǎn)生對(duì)熱電極有害的氣體。

⑦價(jià)格低廉。

4、熱電偶保護(hù)管分類

熱電偶保護(hù)管按其材質(zhì)可分為金屬、非金屬和金屬陶瓷三種。金屬熱電偶保護(hù)管機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性能好、應(yīng)用非常廣泛；非金屬熱電偶保護(hù)管多在1000℃以上溫度測量時(shí)采用，耐熱性能好，震性差、導(dǎo)熱性差；用粉末冶金的方法制成金屬陶瓷保護(hù)管，既有耐高溫的性能又有較好的機(jī)械強(qiáng)度，有很好的應(yīng)用前景，可廣泛地用于鋼水、鐵水及高溫鹽浴爐等惡劣的環(huán)境。

5、選擇熱電偶保護(hù)管需要考慮的因素

理想的熱電偶保護(hù)管是不存在的，但各種材質(zhì)的熱電偶保護(hù)管有各自的特點(diǎn)。選擇熱電偶保護(hù)管時(shí)，要考慮以下因素：被測介質(zhì)的溫度、氣氛、流速、腐蝕性如何，管子的粗細(xì)、壁厚、長短、氣密性、抗熱沖擊、化學(xué)適應(yīng)性、承受壓力、應(yīng)力、響應(yīng)速度、性價(jià)比如何。我們可以根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的保護(hù)管材料。熱電偶保護(hù)管的選取原則是：根據(jù)技術(shù)指標(biāo)結(jié)合實(shí)際情況，來選擇方案。在實(shí)際工作中，大家可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、熱電偶廠家選用指南手冊，快速地選取熱電偶保護(hù)管材料。在使用這些資料時(shí)必須仔細(xì)注意各種特定的情況。

在測量高溫燃油、燃?xì)?、燃煤系統(tǒng)，以及測量各種高溫窯爐、熱處理用的高溫鹽浴爐和各種金屬冶煉爐等的溫度時(shí)，都會(huì)遇到高溫和氧、硫、焦油、氧離子等對(duì)保護(hù)管的強(qiáng)烈浸蝕。除要求其能經(jīng)受高溫物理損傷，還要其能經(jīng)受化學(xué)損傷。在這種惡劣的環(huán)境中，通常使用雙保護(hù)管。主保護(hù)管使用的是一種以富鋁紅柱石為基礎(chǔ)添入某些添加劑的陶瓷，它具有機(jī)械和耐熱沖擊的綜合性能，上限溫度為1650℃。為輔助保護(hù)套管采用碳化硅套管，這種材料能抗火焰的切割作用。它是不滲透氣體的，可作為致密保護(hù)套管使用，還能制成氮化物粘結(jié)型的材料，從而是滲透性大為減小。防止熱電偶腐蝕，避免火焰和氣流直接沖擊以及提高熱電偶的強(qiáng)度。因此，在這類惡劣條件下測溫，對(duì)保護(hù)管的要求比較苛刻：在測溫范圍內(nèi)材料不變形，不變質(zhì)，耐溫度突變的沖擊，耐被測溫介質(zhì)的浸蝕且材質(zhì)應(yīng)當(dāng)是致密的，不會(huì)產(chǎn)生被測介質(zhì)的任何滲漏以免損傷熱電極，材料導(dǎo)熱性能要好且易于加工制造。

6、現(xiàn)階段特殊領(lǐng)域的熱電偶連續(xù)測溫難題

熱電偶保護(hù)管雖然種類繁多，技術(shù)成熟，但是，它們只能在常規(guī)場合使用，尚不能滿足許多特殊領(lǐng)域的要求。尤其是在高溫高腐蝕環(huán)境，由于熱電偶保護(hù)管的使用壽命問題沒有得到根本解決，在許多領(lǐng)域連續(xù)測溫成為難題，主要有以下幾個(gè)行業(yè)：

①鋁電解槽連續(xù)測量

鋁電解槽溫度的連續(xù)測量，對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)控電解槽運(yùn)行狀況，對(duì)其運(yùn)行狀況進(jìn)行綜合分析，并加以控制，從而使電解槽各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到*值，具有重要意義。然而，鋁電解槽的連續(xù)測溫是一個(gè)性難題。主要原因有兩個(gè)：一是電解槽內(nèi)電解質(zhì)對(duì)保護(hù)管有很強(qiáng)的腐蝕性；二是電解槽內(nèi)部溫度高，正常溫度940-970℃之間。出現(xiàn)效應(yīng)時(shí)可達(dá)1000-1200℃。所以目前工廠普遍采用間斷測溫法。

②滲碳爐溫度測量

③銅冶煉過程中的熔體連續(xù)測溫仍在研究

銅液的連續(xù)測溫通常采用金屬陶瓷保護(hù)管，表面加保護(hù)涂層。

④高溫流動(dòng)粉體的溫度測量

對(duì)于輸煤系統(tǒng)、流化床、水泥熟料、耐火材料等流動(dòng)粉體的溫度測量，由于流動(dòng)粉體對(duì)保護(hù)管磨損及腐蝕均很嚴(yán)重。目前對(duì)低于500℃的流動(dòng)粉體，可采用高強(qiáng)度鋼或表面改性技術(shù)，噴涂WC或Ni-Cr-B，其硬度可達(dá)到6070(HRe)。如果常溫在1000℃左右，可采用鈷基合金保護(hù)管。該保護(hù)管具有優(yōu)異的耐熱沖擊、耐磨性能及高溫強(qiáng)度，對(duì)硫化物及釩良好的耐蝕性，但價(jià)格昂貴。

⑤超高溫真空爐連續(xù)測溫

⑥高溫鹽浴爐連續(xù)測溫

⑦鋼水連續(xù)測溫

鋼水溫度高達(dá)1600℃以上，鋼水和渣液對(duì)熱電偶保護(hù)管有很強(qiáng)的侵蝕作用，熱電偶保護(hù)管由環(huán)境溫度下進(jìn)入鋼水時(shí)要經(jīng)受巨大的熱沖擊和沖刷應(yīng)力，使鋼水連續(xù)測溫成為性難題，一直沒有進(jìn)展。