遠洋
補償導(dǎo)線訊：
如何正確使用熱電偶補償導(dǎo)線
在使用熱電偶進行溫度測量中,熱電偶補償導(dǎo)線的使用比較普遍。但經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),很多地方由于沒有正確使用補償導(dǎo)線而出現(xiàn)很多問題。本文介紹了補償導(dǎo)線的原理,對常見錯誤使用的形式進行歸納,同時從理論上分析所產(chǎn)生的偏差,指出正確使用方法和注意事項。
熱電偶補償導(dǎo)線已經(jīng)廣泛用于熱電偶溫度測量中。如果了解了熱電偶補償導(dǎo)線的原理、功能、作用方法和注意事項,就能充分發(fā)揮熱電偶補償導(dǎo)線的作用。
實際上在眾多熱電偶測溫現(xiàn)場,小編發(fā)現(xiàn)用普通銅導(dǎo)線作連線的占40%,而使用補償導(dǎo)線作連接線的僅占60%。究其原因有二：
一是由于熱電偶設(shè)備使用操作人員不了解補償導(dǎo)線功能,認為既然只要起到連接作用,普通導(dǎo)線即可。
二是設(shè)備制造商在安裝熱電偶時,用的連接線即為普通導(dǎo)線,而在使用者角度總認為設(shè)備安裝人員都是專業(yè)人員,做法總是正確的,沒能引起應(yīng)有的懷疑。
在工業(yè)生產(chǎn)中,雖然熱電偶作為溫度傳感器,已經(jīng)廣泛使用于溫度測量和控制,人們對此也比較熟悉,但如果在使用中不注意正確的使用方法,就會給測溫和控溫造成很大的偏離,嚴重時會直接造成經(jīng)濟損失,所以應(yīng)該引起重視。
常見補償導(dǎo)線使用中的錯誤和產(chǎn)生的誤差
1. 熱電偶補償導(dǎo)線正負極與熱電偶接反
如果將熱電偶補償導(dǎo)線的正負極與熱電偶正負極接反,而熱電偶的正負極與儀表的正極連接是正確的,以K型偶為例見圖4所示。這種錯誤在應(yīng)用中比較普遍,因為連接后,被控制對象的溫度變化趨勢與顯示儀表是一致的。加之目前熱電偶補償導(dǎo)線產(chǎn)品很多標注不規(guī)范,難以辨認；有些甚至是生產(chǎn)廠家將顏色標錯。下面分析由于這種情況所產(chǎn)生的誤差。
如果正確連接,儀表所接收的總熱電勢為
EZ=EK（T1,T3）+EKX（T3,T2）=EK（T1,T3）+EK（T3,T2）=EK（T1,T2）
因為連接的錯誤,根據(jù)中間導(dǎo)體定律,儀表所接收的總熱電勢為
E′Z=EK（T1,T3）+EKX（T3,T2）（7）
對于KX延伸型補償導(dǎo)線,有
E′KX（T3,T2）=-EKX（T3,T2）=-EK（T3,T2）
計算,儀表測量值由此產(chǎn)生誤差為
EZ′-EZ=EK（T1,T3）-EK（T3,T2）-EK（T1,T3）-EK（T3,T2）=2EK（T3,T2）
一般工業(yè)爐附近的溫度,至少比控制間的溫度高8℃。那么由此產(chǎn)生誤差正好是補償導(dǎo)線補償值的2倍。對于K型偶,微分電勢值基本在40℃/（μV）左右,測量溫度大約比實際溫度低16℃。如果控制溫度設(shè)定在600℃,實際溫度應(yīng)該在616℃左右。
從上面的分析可以看出,當熱電偶補償導(dǎo)線正負極接反,不僅沒有起到補償作用,誤差比不接補償導(dǎo)線還增加一倍,因此補償導(dǎo)線在連接時一定要注意極性。
如果不能確定熱電偶補償導(dǎo)線極性時,可以取一段補償導(dǎo)線,將一端絕緣去掉后擰在一起,放在熱水杯中,用普通萬用表直流電壓量程最低檔測量另一端的2根線,萬用表上會顯示測量電壓的正負,信號的正極為補償導(dǎo)線的正極。
2. 使用的補償導(dǎo)線型號不對
同種補償導(dǎo)線配同種熱電偶,如果所選的補償導(dǎo)線種類不對,一樣產(chǎn)生誤差。 根據(jù)中間導(dǎo)體定律,儀表所接收的總熱電勢為
E′Z（T1,T2）=ES（T1,T3）+EKX（T3,T2）（10）
如果正確使用S型偶補償導(dǎo)線SC,不考慮補償導(dǎo)線自身誤差,儀表測量的總電勢為EZ（T1,T2）=ES（T1,T3）=ES（T3,T2）（11）
由于選錯了補償導(dǎo)線儀表測量值由此產(chǎn)生誤差為式(10)-式(11)
EZ′-EZ=EK（T3,T2）-ES（T3,T2）-EK（T3,T2）-ES（T3,T2）（12）
如果S型熱電偶工作溫度為900℃,控制間環(huán)境溫度為25℃,仍按照T3-T2=8℃,分別查S偶和K偶分度表,得出電勢差為
EK（T3,T2）-ES（T3,T2）=0.278mV
儀表測量溫度比實際溫度高。如果儀表控制在900℃時,實際值只有875.1℃,誤差24.9℃。
如果上述情況又將極性接反,儀表測量值偏高,儀表顯示900℃時,實際溫度為933.2℃,誤差33.2℃。
3. 補償導(dǎo)線與導(dǎo)線混用
在實際應(yīng)用中,經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)由于補償導(dǎo)線不夠長用普通導(dǎo)線連接,或補償導(dǎo)線斷后接上一段普通導(dǎo)線。
補償導(dǎo)線使用中注意事項
1. 補償導(dǎo)線的選擇
補償導(dǎo)線一定要根據(jù)所使用的熱電偶種類和所使用的場合進行正確選擇。例如,K型偶應(yīng)該選擇K型偶的補償導(dǎo)線,根據(jù)使用場合,選擇工作溫度范圍。通常KX工作溫度為-20～100℃,寬范圍的為-25～200℃。普通級誤差為±2.5℃,精密級為±1.5℃。
2. 接點連接
與熱電偶接線端2個接點盡可能近一點,盡量保持2個接點溫度一致。與儀表接線端連接處盡可能溫度一致,儀表柜有風(fēng)扇的地方,接點處要保護不要使得風(fēng)扇直吹到接點。
3. 使用長度
因為熱電偶的信號很低,為微伏級,如果使用的距離過長,信號的衰減和環(huán)境中強電的干擾偶合,足可以使熱電偶的信號失真,造成測量和控制溫度不準確,在控制中嚴重時會產(chǎn)生溫度波動。
根據(jù)我們的經(jīng)驗,通常使用熱電偶補償導(dǎo)線的長度控制在15米內(nèi)比較好,如果超過15米,建議使用溫度變送器進行傳送信號。溫度變送器是將溫度對應(yīng)的電勢值轉(zhuǎn)換成直流電流傳送,抗干擾強。
4. 布線
補償導(dǎo)線布線一定要遠離動力線和干擾源。在避免不了穿越的地方,也盡可能采用交叉方式,不要平行。
5. 屏蔽補償導(dǎo)線
為了提高熱電偶連接線的抗干擾性,可以采用屏蔽補償導(dǎo)線。對于現(xiàn)場干擾源較多的場合,效果較好。但是一定要將屏蔽層嚴格接地,否則屏蔽層不僅沒有起到屏蔽的作用,反而增強干擾。
熱電偶補償導(dǎo)線
熱電偶補償導(dǎo)線的作用
是來延伸熱電極即移動熱電偶的冷端，與顯示儀表聯(lián)接構(gòu)成測溫系統(tǒng)。本產(chǎn)品采用GB／T 4989-94《熱電偶用補償導(dǎo)線》國家標準(等效采用IEC584-3《熱電偶第三部分—補償導(dǎo)線》國際標準)，絕緣層和護層選用進口優(yōu)質(zhì)氟塑料，并采用整體連續(xù)擠出新工藝，使該產(chǎn)品具有優(yōu)良的耐酸，堿、耐磨和不燃延之性能，可浸入油水中長期使用。使用溫度—60—205—260℃，屬于當代國際先進水平。產(chǎn)品主要應(yīng)用于各種測溫裝置，已被廣泛用于石油、化工、冶金、電力等部門。
熱電偶補償導(dǎo)線主要技術(shù)指標：
熱電偶補償導(dǎo)線號按產(chǎn)品的品種劃分為SC、KC、KX、EX、JX、TX、NC
其中：a)型號第一個字母與熱電偶的分度號相對應(yīng)；
b)字母“X”表示延伸型補償導(dǎo)線(型別)；
c)字母“C”表示補償型補償導(dǎo)線(型別)。
注：SC型補償導(dǎo)線可配用R型分度號熱電偶
結(jié)構(gòu)特征、絕緣層、護層材料、使用溫度 使用分類、允差等級、護層著色標志
絕緣層及護層 使用溫度
材料 符號
聚氟乙烯 PVC -25～70℃
-25～105℃
聚全氟乙丙烯 FEP -60～205℃
可溶性聚四氟乙烯 PFA -60～260℃
結(jié)絕示意
護層 絕緣層 合金絲 護層 屏蔽層 合金絲
使用分類 標志 允許登記及護層著色
普通級 精密級
一般用 G （黑色） S（灰色）
耐熱用 H （黑色） S（灰色）
產(chǎn)品標號（標記） 補償導(dǎo)線合金絲和絕緣層顏色
配用熱電
偶分度號 一般用（G）
產(chǎn)品標號 耐熱用（H）
1、補償線纜按產(chǎn)品品種劃分為:SC BC KC KX JX TX EA,其中字母“×”表示延伸型補償導(dǎo)線，字母
“C”表示補償線纜其熱電勢和電阻值符合下表規(guī)定：
2、補償線纜防潮試驗的絕緣電阻在40℃水中24小時后不小于（10米）25MΩ.
3、補償線纜耐熱老化24小時后進行5倍外徑試驗，經(jīng)電壓試驗5000V/1min不擊穿。
訂的時候需標明型號、 規(guī)格、線芯截面、 線芯數(shù) 、屏蔽方式和數(shù)量
例: EX-GV2R-GS 2×2.5mm21500m EX-FPF-GS 24×2×2.5mm21000m(總屏蔽)
KX-HF4BPP-GS 12×2×1.5mm212000m(分對屏)
熱電偶補償[1]導(dǎo)線
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KX-GA-VV |
聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套精密級K分度號熱電偶補償導(dǎo)線 |
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KX-GA-VVR |
聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套精密級K分度號熱電偶補償軟導(dǎo)線 |
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KX-GA-VVP |
聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套銅絲編織屏蔽精密級K分度號熱電偶補償導(dǎo)線 |
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KX-GA-VVRP |
聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套銅絲編織屏蔽精密級K分度號熱電偶補償軟導(dǎo)線 |
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KX-HA-FF |
氟塑料絕緣和護套精密級K分度號熱電偶補償導(dǎo)線 |
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KX-HA-FFR |
氟塑料絕緣和護套精密級K分度號熱電偶補償軟導(dǎo)線 |
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KX-HA-FFP |
氟塑料絕緣和護套銅絲編織屏蔽精密級K分度號熱電偶補償導(dǎo)線 |
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KX-HA-FFRP |
氟塑料絕緣和護套銅絲編織屏蔽精密級K分度號熱電偶補償軟導(dǎo)線 |
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KX-HA-FG |
氟塑料絕緣硅橡膠護套精密級K分度號熱電偶補償導(dǎo)線 |
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KX-HA-FGR |
氟塑料絕緣硅橡膠護套精密級K分度號熱電偶補償軟導(dǎo)線 |
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KX-HA-FGP |
氟塑料絕緣硅橡膠護套銅絲編織屏蔽精密級K分度號熱電偶補償導(dǎo)線 |
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KX-HA-FGRP |
氟塑料絕緣硅橡膠護套銅絲編織屏蔽精密級K分度號熱電偶補償軟導(dǎo)線 |
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KX-HA-FV |
氟塑料絕緣聚氯乙烯護套精密級K分度號熱電偶補償導(dǎo)線 |
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KX-HA-FVR |
氟塑料絕緣聚氯乙烯護套精密級K分度號熱電偶補償軟導(dǎo)線 |
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KX-HA-FVP |
氟塑料絕緣聚氯乙烯護套銅絲編織屏蔽精密級K分度號熱電偶補償導(dǎo)線 |
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KX-HA-FVRP |
氟塑料絕緣聚氯乙烯護套銅絲編織屏蔽精密級K分度號熱電偶補償軟導(dǎo)線 |
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KX-GA-YJV |
交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套精密級K分度號熱電偶補償導(dǎo)線 |
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KX-GA-YJVR |
交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套精密級K分度號熱電偶補償軟導(dǎo)線 |
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KX-GA-YJVP |
交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套銅絲編織屏蔽精密級K分度號熱電偶補償導(dǎo)線 |
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KX-GA-YJVRP |
低煙無鹵絕緣和護套銅絲編織屏蔽精密級K分度號熱電偶補償軟導(dǎo)線 |
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KX-GA-YDYD |
低煙無鹵絕緣和護套精密級K分度號熱電偶補償導(dǎo)線 |
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KX-GA- YDYD R |
低煙無鹵絕緣和護套精密級K分度號熱電偶補償軟導(dǎo)線 |
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KX-GA- YDYD P |
低煙無鹵絕緣和護套銅絲編織屏蔽精密級K分度號熱電偶補償導(dǎo)線 |
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KX-GA- YDYD RP |
低煙無鹵絕緣和護套銅絲編織屏蔽精密級K分度號熱電偶補償軟導(dǎo)線 |
注：上述型號僅列出KX，其他如SC、KC、EX、BC、TX、JX只需改變型號第一項即可，
阻燃型補償導(dǎo)線型號前加ZR，ZR192為進口PFA材料，
屏蔽可采用鍍錫銅絲屏蔽。 |
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選擇熱電偶
補償導(dǎo)線時要知道熱電偶補償導(dǎo)線所處的環(huán)境溫度及現(xiàn)場工礦狀況，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境溫度情況選擇合適的補償導(dǎo)線護套，一般環(huán)境溫度在-25～105℃時選擇聚氟乙烯護套，環(huán)境溫度在-60～205℃時選擇聚全氟乙烯作為補償導(dǎo)線的護套，而在-60～260℃時則選擇聚四氟乙烯作為熱電偶補償導(dǎo)線的護套。所以在選擇時一定要注意現(xiàn)場工礦情況。
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