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（常見熱電偶工作原理減小熱電偶測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：不同的工況條件對溫度傳感器的保護(hù)套管要求不盡相同，為了延長熱電極的使用壽命以及提高測溫的準(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。

加工性能及性價(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。

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)用帶來一系列的問題。陶瓷類材料一般較脆，抗熱震性能差，抗熱劇變性能差，在使用過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)部門被測量介質(zhì)或場所被測溫度保護(hù)管材料化學(xué)工業(yè)酸     類

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

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：用于測量溫度的熱電偶或熱電阻，一般要求它既能迅速準(zhǔn)確測溫，又有足夠的強(qiáng)度。這是矛盾的兩個(gè)方面，相輔相成的。沒有后者，則前者就無從談起，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：

對于圓柱形保護(hù)套管，在溫度測量的實(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（外來的簡諧力）后，根據(jù)前面的假定，它將產(chǎn)生無阻尼的強(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溫電信號變送及信號輸出的聯(lián)接點(diǎn)。有些簡易溫度傳感器是沒有接線盒的，而在許多場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的接線盒。

3. 根據(jù)溫度傳感器的溫度電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號（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是通過補(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，而且還會給測量結(jié)果帶來更大的誤差。

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：±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%。

用于測量煙塵等有沖刷的場合，測溫元件應(yīng)選用耐磨熱電偶/熱電阻。

部分位置選型情況：  

測點(diǎn)名稱設(shè)備名稱型式及規(guī)范型號

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」  中國儀器儀表，2002，（3）：1-5

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９、上海自動(dòng)化儀表股份有限公司銷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)品說明書