如何正確使用補償導線

1、如何正確使用熱電偶補償導線如何正確使用熱電偶補償導線摘要在使用熱電偶進行溫度測量中熱電偶補償導線的使用比較普遍。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線而出現(xiàn)很多問題。本文介紹了補償導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。關(guān)鍵詞熱電偶補償導線使用方法誤差熱電偶補償導線已經(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)揮熱電偶補償導線的

2、作用否則就會適得其反。某鋼管生產(chǎn)企業(yè)新引進的一套球化爐裝置裝置的二十多個測溫點由于設備安裝人員將熱電偶正負極接反且補償導線還存在多接頭現(xiàn)象再加上設備使用人員對此知識的貧乏在工作中因爐溫不正確導致爐內(nèi)產(chǎn)品報廢直接經(jīng)濟損失達一百多萬元教訓不可謂不深刻。實際上在眾多熱電偶測溫現(xiàn)場筆者發(fā)現(xiàn)用普通銅導線作連線的占40%而使用補償導線作連接線的僅占60%。究其原因有二：一是由于熱電偶設備使用操作人員不了解補償導線功能認為既然只要起到連接作用普通導線

3、即可。二是設備制造商在安裝熱電偶時用的連接線即為普通導線而在使用者角度總認為設備安裝人員都是專業(yè)人員做法總是正確的沒能引起應有的懷疑。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)濟損失所以應該引起重視。一、熱電偶的測溫原理簡介由2種不同均質(zhì)材料A、B組成的回路（見圖1）稱為熱電偶。A、B材料2端連接的接點分別用J1、J

4、2表示如果J1、J2的接點溫度T1和T2不一樣在回路中就會產(chǎn)生電勢通常稱為熱電勢。當A、B的材料一定時熱電勢的大小取決于T1、T2之間的溫度差用公式表示為EAB(T1T2)=eAB（T1）eBA（T2）=eAB（T1）eAB(T2)(1)式中：EAB（T1T2）———材料為A、B的熱電偶接點溫度T1、T2之間的溫差電勢。eAB（T1)———A、B接點溫度為T1時的電勢。eAB（T2）、eBA（T1）———A、B接點溫度為T2時的電勢這2

5、項大小相等符號相反。為了統(tǒng)一熱電偶材料并進行規(guī)范國家有關(guān)標準規(guī)定了組成熱電偶材料A、B的成分、純度并且給出了A、B材料的組合形式統(tǒng)一用一個字母命名型號如K型、S型等。為了使用方便將各種型號的熱電偶溫度值與電勢關(guān)系統(tǒng)一為相對于0℃時的電勢值這里用T0表示制成各種型號的熱電偶分度表便于查閱和計算。這樣相對于圖1中的形式公式（1）轉(zhuǎn)化為EAB（T1T2)=EAB（T1T0）EAB（T2T0）(2)公式（2）就是我們目前使用的實用公式只要知道T

6、1、T2可以從分度表中查出EAB（T1T0）和EAB（T2T0）。圖1中左圖為原理圖該圖中對于熱電勢無法測量；右圖為目前實際使用的測量電路在熱電偶的2極用測量導線連接根據(jù)熱電偶中間導體定律只要右圖中接點J2、J3的溫度相同均為T2并且連接導線均為同種均質(zhì)材料圖1中的右圖與左圖是等效的。壓的正負信號的正極為補償導線的正極。2.使用的補償導線型號不對同種補償導線配同種熱電偶如果所選的補償導線種類不對一樣產(chǎn)生誤差。假設使用S型熱電偶選擇了K型

7、偶的補償導線KX如圖5所示。根據(jù)中間導體定律儀表所接收的總熱電勢為E′Z（T1T2）=ES（T1T3）EKX（T3T2）（10）如果正確使用S型偶補償導線SC不考慮補償導線自身誤差儀表測量的總電勢為EZ（T1T2）=ES（T1T3）=ES（T3T2）（11）由于選錯了補償導線儀表測量值由此產(chǎn)生誤差為式(10)式(11)EZ′EZ=EK（T3T2）ES（T3T2）EK（T3T2）ES（T3T2）（12）如果S型熱電偶工作溫度為900℃控制

8、間環(huán)境溫度為25℃仍按照T3T2=8℃分別查S偶和K偶分度表得出電勢差為EK（T3T2）ES（T3T2）=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.補償導線與導線混用在實際應用中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)由于補償導線不夠長用普通導線連接或補償導線斷后接上一段普通導線見圖6所示。圖6中給出了2種補償

9、導線和普通導線混用的情況。對于圖6(B)的情況用中間導體定律來分析假定熱電偶的型號為Y（Y表示熱電偶分度號中的任一種）補償導線為YX儀表測量端的總熱電勢為E′Z=EY（T1T3）EYX（T3Tn）EC（TnT2）（13）如果Tn與T2溫度基本相等EC（TnT2）=0用導線連接沒有影響。如果Tn與T2溫度不相等因為有一段補償導線接點Tn也是遠離熱工設備周圍Tn總是小于T3在室溫下與T2差別不大時EC（TnT2)電勢較小用導線連接影響不大。

10、對于圖6(A)的情況用中間導體定律來分析為E′Z=EY（T1T3）eYX1C（Tn1）eCY1X（Tn2）ETX（T3T2）（14）對于式(14)中eYX1C（Tn1）、eCY1X（Tn2）、為補償導線中的任1個電極與連接導線的電勢。如果Tn1=Tn2eYX1C（Tn1）eCY1X（Tn2）=0中間連接導線沒有影響。如果Tn1≠Tn2eYX1C（Tn1）eCY1X（Tn2）≠0中間連接導線影響取決于補償導線的材料YX1與連接導線材料C的

11、電勢以及Tn1、Tn2差值。eYX1C（Tn1）eCY1X（Tn2）有可能是正也有可能是負。折合成溫度值與采用的何種熱電偶有關(guān)。通常廉金屬熱電偶的微分電勢要大于貴金屬熱電偶。因此上述影響折合成溫度貴金屬熱電偶影響要大些。四、補償導線使用中注意事項1.補償導線的選擇補償導線一定要根據(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型偶應該選擇K型偶的補償導線根據(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～