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        關于熱電偶在使用過程中常見故障的熱門提示

        發布時間:2019-07-18 08:30:35來源:


              熱電偶并不是最新的自動化和控制方式。它們已經使用了很長時間,效果很好,而且操作起來非常簡單。在美國,超過60%的溫度測量使用熱電偶。
              使用熱電偶比其他溫度傳感器有充分的理由:該應用可能需要一個能夠承受大量物理壓力的傳感器或一個物理上很小的傳感器。預期的高溫、低溫或跨度可能超出其他傳感器類型的限制。最后,可能很難為更復雜的設備證明更高的價格。
              關于熱電偶最常見的誤解可能是信號是由熱電偶結產生的,就像某種微型電池一樣。實際上沿著具有溫度梯度的整個導線長度產生熱電偶電壓。一個有用的概念要記住電導體內的熱量和電能之間的關系(包括熱電偶線)。例如,在一端握住一根電線然后加熱另一端,你會很快發現熱量在電線上移動。
              原子的動能越多,振動的速度就越快。具有最高動能的原子位于導線的熱端,因此它們振動最大。雖然原子核仍然被困在導線的固體結構中,但是一些外部電子可以自由移動。振動原子迫使自由電子朝向冷端,并以熱傳導的形式傳播動能。
              由于電子具有負電荷,因此它們的強制遷移在電線的熱端產生正電位,在冷端產生負電位。電壓的大小取決于電線的組成和熱端和冷端之間的溫差。電線的長度或量具尺寸對產生的電壓沒有影響。雖然任何單個導體都有電子運動,但實際上不可能從中獲得電壓測量值。讀者會記得電壓是兩點之間的電位差。試圖從導線上的單個點讀取電壓是不可能的。為了解決這個限制,在不同的金屬或合金制成的第二根導線在高溫點附著在第一根導線上。這種連接稱為“熱結”。當電線加熱到相同溫度時,不同的金屬會產生不同數量的電子運動。
              這些導線連接的任何其他點,包括接線端子和測量儀器,都稱為“冷接點”。熱電偶連接到測量儀器的一個冷接點是不可避免的。這通常稱為參考連接點。在參考接點處進行的溫度讀數校正了在稱為冷端補償的過程中產生的任何熱電偶電壓。表示溫度的原始電壓信號是所有熱結和冷結的總和。通過減去由所有冷結產生的偏移來確定熱結的溫度。因此,熱電偶的輸出電壓僅取決于熱結的溫度。
              用于形成熱結的材料決定了熱電偶的類型。用于給定應用的材料類型取決于溫度范圍和環境條件。由字母K,J,T和E標識的四種類型的熱電偶占所有熱電偶應用的99%以上。
        實際測量:
              電壓熱電偶產生的電壓很?。ㄍǔP∮?0μV/°F)。這種低電位很容易被噪聲破壞。通常,微伏信號饋送發射器,該發射器將其轉換為魯棒的過程信號,例如4至20mA的儀表電流回路。變送器已經變得經濟實惠,低成本使它們可以在非關鍵應用中使用。當連接熱電偶與幾百到幾千英尺的電流時,使用適合熱電偶套管探頭的變送器是相當普遍的。熱電偶套管是封閉的金屬管,延伸到進行溫度測量的區域。
              DIN導軌安裝的變送器最廣泛地應用于自動化應用,例如在包裝機上的密封操作中。所需的導線長度通常是過程應用中的一小部分。因此,將熱電偶線運回控制柜或接線盒進行轉換是合理的。此外,在過程工業中發現的熱電偶套管可能不適合在機器上進行物理安裝。帶有膠帶或螺栓連接的嵌入式熱電偶通常用于機器組件內部。在決定發射機時,需要考慮電氣隔離。環路供電設備上的熱電偶輸入和輸出電路之間的隔離可防止接地回路降低溫度信號。典型的隔離值在1至2kV范圍內。從外部直流電源獲得工作電源的變送器需要額外的隔離。通常稱為三路隔離,它在輸入/輸出,輸入/電源和輸出/電源之間提供類似的保護級別。在熱電偶以某種方式接觸高壓電源的情況下,隔離還為控制柜中的測量裝置提供一定程度的保護。
        溫度控制:
              主系統控制器,無論是PLC,PC還是DCS,都不再需要進行溫度控制。一些允許使用晶體管或繼電器輸出的可編程死區進行簡單的ON / OFF控制,而其他也可以包含顯示器。其他設備使用復雜的控制算法一次測量多個熱電偶,以進行比簡單ON/OFF更高級的控制。在熱封包裝和擠出工藝等應用中,必須快速準確地控制溫度,在幾分之一秒內添加或移除熱量。最新的溫度監測設備之一使用通信總線控制和傳輸溫度。由于它們通常安裝在標準DIN導軌上的接線盒中,因此它們可以靠近熱電偶,從而減少可能的誤差源。輸入過濾,控制邏輯和過程輸出都在設備中進行。嘗試處理PID循環時無需拉伸PLC資源。
        故障排除提示:
              1.熱電偶應用中經常出現一些問題。注意因粗糙安裝,振動或其他壓力而損壞或損壞的電線。
              2.注意不要顛倒熱電偶回路的極性。
              3.未補償的冷端在無法保證穩定溫度的區域引起許多問題,這幾乎無處不在。僅在電路中使用熱電偶或延長線。
              4.確?;芈冯娮璨粫?。您應拍攝的最大值通常為100Ω。請記住,總長度是實際長度的兩倍,因為它有供電和返回電線長度。使用電線表或測試電纜以確定其電阻。
              5.使熱電偶線遠離其他載流導體,電機和射頻噪聲源。
              6.使用美國境外的熱電偶時,請確認顏色編碼是否正確。
              7.存在許多可以簡化和增強熱電偶測量的經濟實惠的產品。變送器,儀表和開關價格已經變得足夠低,以避免使用熱電偶的許多傳統困難。這也允許考慮過去昂貴或過于復雜的新溫度測量。最后,轉換為過程控制信號(4至20mA)或數字信號可實現長距離傳輸,而無需擔心熱電偶電路的怪癖。
        電源和熱電偶回路:
              使用熱電偶變送器的溫度回路需要穩定可靠的24Vdc電源才能使所有組件正常工作。大多數耗材現在都是開關模式,為用戶提供了一些優勢,包括低購買價格,重量輕和壽命長。這些現代化的供應系統在90%的范圍內具有更高的效率,可實現更經濟的運行,并降低機柜冷卻設備和操作的支出。從純粹的技術角度來看,選擇電源意味著找到一個接受方便的輸入電壓并提供足夠的電流來驅動所有負載的電源。電源可提供寬范圍的輸入電壓,輸出電流高達40A。供應地點在選擇過程中也起著重要作用。2等級限制了電能和熱能的逃逸,以便在可能含有爆炸性蒸汽的區域中安全使用。
              最近控制電源的創新是24-Vdc不間斷電源或UPS。UPS系統將電源,電池和充電電路組合在一個盒子中。在斷電的情況下,如果停電時間過長,UPS會保持足夠長的電壓以便在停電期間或提供有序停機。
              專為熱電偶安裝而設計的連接器和接線端子的觸點由與熱電偶相同的材料制成,以防止形成冷端。
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