溫度傳感器的選用方法-按工況條件選用溫度傳感器

溫度傳感器的選用方法-按淺論溫度傳感器的選用（常見(jiàn)熱電偶工作原理減小熱電偶測(cè)量誤差有效熱電偶的溫度控制五個(gè)方面教您如何正確的

按工況條件選用溫度傳感器的保護(hù)套管：不同的工況條件對(duì)溫度傳感器的保護(hù)套管要求不盡相同，為了延長(zhǎng)熱電極的使用壽命以及提高測(cè)溫的準(zhǔn)確度，根據(jù)特定的使用環(huán)境及工況條件選

材料的氣密性好（即氣孔率小）；

2）  應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，抗熱沖擊性能好；

3）  材料的紅硬性好，要求材料必須耐磨；

4）  耐化學(xué)腐蝕性能好，因?yàn)槿济航橘|(zhì)中含有SO2、SO3、Na2O、K2O等腐蝕性氣體；

導(dǎo)熱性好。

安裝焊接性能好。

加工性能及性?xún)r(jià)比好等以上幾個(gè)基本原則。

目前已在工業(yè)上應(yīng)用的熱電偶保護(hù)套管材料按其材質(zhì)主要分金屬材料、非金屬材料、金屬材料和非金屬材料的復(fù)合材料三大類(lèi)。

金屬保護(hù)管材料：應(yīng)用較多的有不銹鋼和高溫合金鋼，這類(lèi)材料的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度高，耐腐蝕性能與導(dǎo)熱性能好，但其高溫?zé)釓?qiáng)性差，故高溫耐磨性較差。

非金屬保護(hù)管材料：常用的材料有石英、高溫陶瓷、氧化鎂、氧化鋁等。同金屬材料相比，這類(lèi)材料的優(yōu)點(diǎn)是高溫耐磨性好、耐腐蝕性能良好，缺點(diǎn)是導(dǎo)熱率差，熱響應(yīng)敏感性差，因此管壁不能做得很厚，而管壁的減薄又給應(yīng)用帶來(lái)一系列的問(wèn)題。陶瓷類(lèi)材料一般較脆，抗熱震性能差，抗熱劇變性能差，在使用過(guò)程中由于沖擊和熱震容易導(dǎo)致脆裂。

復(fù)合材料保護(hù)套管：近年來(lái)發(fā)展較快的有金屬陶瓷復(fù)合材料和特殊復(fù)合涂層材料保護(hù)套管。金屬陶瓷復(fù)合材料是由金屬基體、陶瓷成分和潤(rùn)滑劑等組成的多元復(fù)合材料。

2． 保護(hù)管材料的選用

工業(yè)部門(mén)被測(cè)量介質(zhì)或場(chǎng)所被測(cè)溫度保護(hù)管材料化學(xué)工業(yè)酸     類(lèi)

醋   酸  10~50%

50%

90%

硫   酸  5~50%

90%

96~100%

硝   酸  5~50%

50%

65%以上

鹽   酸  1~5%

 1~5%

25%

 磷   酸  1~5%

10%

10%

30~85%

乳   酸  5%

5%

10%

檸 檬 酸 15%

15%

鉻    酸 10~50%

鹽      類(lèi)

氫氧化鈉 10%以上

75%

氯 化 鈉 5%以上

碳 酸 鈉 5%以上

硫 酸 鈉 5%以上

亞硫酸鈉 5%以上 

20℃

90℃

20~90℃

20~90℃

90℃

90℃

20℃

90℃

90℃

20℃

 90℃

90℃

 20℃

20℃

90℃

20~90℃

20℃

60℃

90℃

20℃

90℃

90℃

 90℃

100℃

20~90℃

20~90℃

20℃

20℃ 

1Cr18Ni9Ti

Cr18Ni12Mo2Ti

2Cr13

鎳鉬合金（B）

鎳鉬合金（D）

普通鋼

1Cr18Ni9Ti

1Cr18Ni9Ti

Cr18Ni12Mo2Ti

鎳鉬合金（C）

或含14~16%硅的高硅鑄鐵

鎳鉬合金（B）

鎳鉬合金（C）

 1Cr18Ni9Ti

Cr18Ni12Mo2Ti

鎳鉬合金（C）

鎳鉬合金（B）

1Cr18Ni9Ti

Cr18Ni12Mo2Ti

含鉭不銹鋼

1Cr18Ni9Ti

Cr18Ni12Mo2Ti

Cr18Ni12Mo2Ti

 1Cr18Ni9Ti

普通鋼

Cr18Ni12Mo2Ti

1Cr18Ni9Ti

Cr18Ni12Mo2Ti

1Cr18Ni9Ti

 冶金工業(yè)鋼    水

銅 熔 液

鋁 熔 液

鋅 熔 液

錫 熔 液

鉛 熔 液

鋼板加熱爐

鍛 造 爐

高爐爐頂

鋼錠加熱爐1600~1700℃

1000~1100℃

900~1000℃

400~500℃

200~300℃

300~400℃

800~900℃

1100~1200℃

1000~1300℃

1300~1400℃金屬陶瓷管

金屬陶瓷管

氮化硅管

高鉻鋼

高鉻鋼

碳鋼

1Cr18Ni9Ti

高鉻鋼

碳化硅管

氧化鋁管

 熱電站主蒸汽管道

普通蒸汽管道400~600℃

300~500℃1Cr18Ni9Ti

1Cr18Ni9Ti

P91

P92

WB323． 保護(hù)管設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算（一般采用經(jīng)驗(yàn)法）。

設(shè)計(jì)要求：用于測(cè)量溫度的熱電偶或熱電阻，一般要求它既能迅速準(zhǔn)確測(cè)溫，又有足夠的強(qiáng)度。這是矛盾的兩個(gè)方面，相輔相成的。沒(méi)有后者，則前者就無(wú)從談起，可是，如果只有后者，而卻不能達(dá)到前者的目的，則后者也失去了其存在的意義，通常，后者常表現(xiàn)為矛盾的主要方面，但在一定的條件上，它們也是可以互相轉(zhuǎn)化的。

強(qiáng)度核算：靜態(tài)壓力所產(chǎn)生的垂直應(yīng)力：

對(duì)于圓柱形保護(hù)套管，在溫度測(cè)量的實(shí)際中，通常由于它的壁厚與其外徑相比一般較小，故可認(rèn)為是薄壁容器。根據(jù)材料力學(xué)的有關(guān)理論，其計(jì)算應(yīng)力為：

P0D

2δ

 δr=           

 式中：P0—保護(hù)套管所承受的靜態(tài)壓力；D—保護(hù)套管外徑；δ—保護(hù)套管壁厚；

    振動(dòng)強(qiáng)度核算：任何一個(gè)有質(zhì)量的物體，均有其固有頻率或稱(chēng)自然頻率，保護(hù)套管當(dāng)然也不例外，也有它本身的自然頻率。當(dāng)受振動(dòng)荷載后（外來(lái)的簡(jiǎn)諧力）后，根據(jù)前面的假定，它將產(chǎn)生無(wú)阻尼的強(qiáng)迫振動(dòng)，此時(shí)保護(hù)套管被迫以外力頻率振動(dòng)。其振動(dòng)方程可寫(xiě)為：

五．按工況條件選用溫度傳感器的接線盒部件

溫度傳感器的接線盒是用于測(cè)溫電信號(hào)變送及信號(hào)輸出的聯(lián)接點(diǎn)。有些簡(jiǎn)易溫度傳感器是沒(méi)有接線盒的，而在許多場(chǎng)合要使用有接線盒的溫度傳感器。它的選用要注意以下幾點(diǎn)：

1. 根據(jù)溫度傳感器被安裝地點(diǎn)的環(huán)境污染，決定采用什么防護(hù)等級(jí)的接線盒。

2. 根據(jù)溫度傳感器被安裝地點(diǎn)的環(huán)境中存在哪些易燃易爆的介質(zhì)，決定采用什么防爆等級(jí)的接線盒。

3. 根據(jù)溫度傳感器的溫度電信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)（4-20mA、1-5V），決定采用可安裝溫度變送器的接線盒。

4. 根據(jù)溫度傳感器的熱電偶電信號(hào)是通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線連接到溫度控制儀表系統(tǒng)的，所以要正確選用補(bǔ)償導(dǎo)線。補(bǔ)償導(dǎo)線有二種，一種是延長(zhǎng)線、另一種是補(bǔ)償導(dǎo)線。必須使用與溫度傳感器配套的補(bǔ)償導(dǎo)線，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線的正負(fù)極應(yīng)正確連接，否則，不但起不到補(bǔ)償作用，而且還會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)更大的誤差。

溫度傳感器選型舉例：超臨界、超超臨界發(fā)電機(jī)組中溫度傳感器的選型。

測(cè)量精度: 熱電阻為：±（0.15＋0.002|t|）℃ 

熱電阻其常溫絕緣電阻>100MW。

熱電偶為I級(jí)：±1.5℃或±0.4％|t|℃；

熱電偶應(yīng)為絕緣式，其常溫絕緣電阻≥1000MW·m(鎧裝式)；常溫絕緣電阻≥100MW·m(裝配式)；

熱電偶精確度符合下列最小誤差極限：

在0℃～316℃溫度范圍內(nèi)，±1.7℃;

在 316℃～817℃溫度范圍內(nèi)，±0.5%；

在817℃～1260℃溫度范圍內(nèi)，±0.75%。

用于測(cè)量煙塵等有沖刷的場(chǎng)合，測(cè)溫元件應(yīng)選用耐磨熱電偶/熱電阻。

部分位置選型情況：  

測(cè)點(diǎn)名稱(chēng)設(shè)備名稱(chēng)型式及規(guī)范型號(hào)

汽機(jī)右側(cè)主汽溫度2熱電偶        雙支K分度，0-610℃，27MPa, 54m/s ,插入式焊接1Cr18Ni9Ti 錐型保護(hù)管，插深100mmWRNR2-93UC

汽機(jī)右側(cè)主汽溫度3熱電偶        雙支K分度，0-610℃，27MPa, 54m/s ，插入式焊接1Cr18Ni9Ti 錐型保護(hù)管，插深100mmWRNR2-93UC

汽機(jī)左側(cè)再熱汽溫度熱電偶        雙支K分度，0-610℃，27MPa, 54m/s ，插入式焊接1Cr18Ni9Ti 錐型保護(hù)管，插深100mmWRNR2-93UC

汽機(jī)右側(cè)再熱汽溫度2熱電偶        雙支K分度，0-610℃，27MPa, 54m/s ,，插入式焊接1Cr18Ni9Ti 錐型保護(hù)管，插深100mmWRNR2-93UC

3B高壓加熱器進(jìn)汽管管底溫度熱電偶雙支K分度，0-300℃，35MPa, 5m/s ，管座式焊接1Cr18Ni9Ti 錐型保護(hù)管，插深30mmWRNR2-14

3B高壓加熱器進(jìn)汽溫度熱電偶雙支K分度，0-300℃，35MPa, 5m/s ，，管座式焊接1Cr18Ni9Ti 錐型保護(hù)管，插深100mmWRNR2-14

7A低加B側(cè)進(jìn)汽溫度熱電偶雙支T分度，0-200℃，帶固定螺紋式保護(hù)管M33x2（抽汽管），有效插深=250mm，鎧裝偶絲長(zhǎng)6.5米，配活動(dòng)卡套螺紋接頭（凝汽器喉部外殼）。WRNR2-15

A一次風(fēng)機(jī)出口溫度熱電阻雙支Pt100 插深l=630mm 總長(zhǎng)L=840mm 帶固定螺紋直形保護(hù)管  －20～60℃WZP2-633

A空預(yù)器出口一次風(fēng)溫度熱電偶雙支K分度，耐磨型，插深l=630mm 總長(zhǎng)L=840mm 帶固定螺紋直形保護(hù)管，0~400℃WRNR2-12

日用油罐油溫度2防爆熱電阻雙支Pt100 ，固定法蘭φ=16mm   插深l=1500mm   0~100℃  ，防爆  dIIBT1WZP2-44SA參考文獻(xiàn)

1、孫宏飛、萬(wàn)殿茂   新材料技術(shù)在熱電偶保護(hù)套管中的研究應(yīng)用現(xiàn)狀「J」  中國(guó)儀器儀表，2002，（3）：1-5

2、蔡捷偉       熱電偶保護(hù)管的性能和選用「J」  傳感器世界，2002，（10）：25-29

3、王魁漢、吳玉鋒、張廣立  特殊場(chǎng)合下的溫度測(cè)量技術(shù)「J」 上海計(jì)量測(cè)試，2004，（1）：8-12

4、劉洋、吳雙、趙永剛   熱電偶溫度傳感器的研究與發(fā)展現(xiàn)狀「J」  中國(guó)儀器儀表，2003（11）：1-3

5、黃澤銑   熱電偶原理及其檢定   中國(guó)計(jì)量出版社，1993，6：第1版。

6、蔣守國(guó)，李鴻壽  增壓流化床的測(cè)溫?zé)犭娕?nbsp;   儀表技術(shù)與傳感器，1998，2

7、孫宏飛、成殿茂   新材料技術(shù)在熱電偶保護(hù)套管中的研究應(yīng)用現(xiàn)狀「J」  中國(guó)儀器儀表，2002，（3）

8、游伯坤、闞家鉅、江兆章  溫度測(cè)量與儀表—熱電偶和熱電阻  科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社  1990，（9）

９、上海自動(dòng)化儀表股份有限公司銷(xiāo)售公司公司溫度儀表分公司（原上海自動(dòng)化儀表三、六廠）

接觸式溫度儀表產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)