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影響K型熱電偶的老化和漂移的因素
影響K型熱電偶的老化和漂移的因素
在連接高溫下，K型熱電偶變得不太準(zhǔn)確。老化是一種導(dǎo)致溫度讀數(shù)高于準(zhǔn)確度的現(xiàn)象，而漂移導(dǎo)致讀數(shù)低于準(zhǔn)確度。雖然所有K型熱電偶都經(jīng)歷老化和漂移，但*實(shí)踐可以將風(fēng)險(xiǎn)降至*低并延長(zhǎng)熱電偶?jí)勖?br /> 上海儀表三廠的熱電偶可靠，耐用且廉價(jià)的K型熱電偶通常用于許多行業(yè)。標(biāo)準(zhǔn)礦物絕緣（MI）K型熱電偶有三種金屬，所有這些金屬都會(huì)影響其老化和漂移。
在這種熱電偶的類型，正導(dǎo)體由鎳鉻的?（鎳和鉻合金）和負(fù)導(dǎo)體由鎳鋁合金的?（鎳，錳，硅和鋁的合金）。所涉及的第三種金屬是保護(hù)套，其通常由不銹鋼或類似合金，鎳合金或鈍化鎳合金制成。
當(dāng)談?wù)摕犭娕驾敵鲭S溫度和運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)隨時(shí)間變得不那么準(zhǔn)確時(shí)，老化和 漂移經(jīng)?；Q使用。就本文而言，K型熱電偶的老化是在600°F（316°C）和1200°F（649°C）之間發(fā)生的現(xiàn)象。老化將導(dǎo)致傳感器的溫度讀數(shù)略微增加。此外，就本文而言，K型熱電偶的漂移是在1,200°F（649°C）以上發(fā)生的現(xiàn)象，并且可能導(dǎo)致溫度讀數(shù)顯著降低。
以下信息基于行業(yè)調(diào)查結(jié)果以及WIKA USA正在進(jìn)行的研究和開(kāi)發(fā)。
K型熱電偶的老化和短程有序
在居里溫度以下，即使沒(méi)有磁場(chǎng)，相鄰的磁自旋也會(huì)在鐵磁體中對(duì)齊。
短程有序（SRO）是一種物質(zhì)狀態(tài)，其中原子經(jīng)常在短距離內(nèi)可預(yù)測(cè)地排列。對(duì)于鐵磁和反鐵磁金屬，SRO指的是電子自旋從對(duì)齊狀態(tài)（所有指向磁北）到稍微隨機(jī)取向的無(wú)序化。這種冶金特性影響K型熱電偶，無(wú)論電線尺寸如何，熱電偶制造商電線或成品MIMS（礦物絕緣金屬護(hù)套）電纜的制造商，通常稱為金屬護(hù)套TI。
在居里溫度以上，除非施加磁場(chǎng)，否則磁自旋是隨機(jī)排列的。
老化的特征是金屬結(jié)構(gòu)的磁性無(wú)序，其可以引起熱電偶的溫度讀數(shù)的小的變化。導(dǎo)體中的鎳是磁性的。隨著鎳達(dá)到其居里溫度[i]為 669°F（354°C），其磁性開(kāi)始變化并減弱，這會(huì)影響不同金屬連接處產(chǎn)生的電壓差。
短程訂購(gòu)發(fā)生在600-900°F（316-482°C）的溫度范圍內(nèi)。它也可以在較小程度上在900-1,200°F（482-649℃）的范圍內(nèi)發(fā)生。這種偏移可以通過(guò)大約1,600-1,650°F（871- 899°C）的退火步驟來(lái)校正，但這又是一個(gè)因素，因?yàn)檫@是K型線合金的特征。隨著導(dǎo)致SRO的多個(gè)事件，偏移量減少，并且正常的*溫度偏差通常為+ 5°F至+ 6°F。
下面是具有退火護(hù)套的K型熱電偶的溫度讀數(shù)的預(yù)期變化的典型進(jìn)展的示例。
啟動(dòng)條件：熱電偶的溫度讀數(shù)是正常的，通過(guò)比較（在溫控浴中）與高精度參考探頭進(jìn)行驗(yàn)證。溫度讀數(shù)為700°F（371.1°C）。
該熱電偶可以在700°F的溫度下投入使用，也可以在700°F的溫度下放回同一個(gè)校準(zhǔn)槽中。由于短程有序，新的溫度讀數(shù)為702°F（372.2°C），增加2°F。
這種熱電偶經(jīng)歷磁性降低并且老化。當(dāng)它重新投入使用（精確到700°F）或放回同一校準(zhǔn)槽時(shí)，新的溫度讀數(shù)為703.5°F（373°C），增加1.5°F。
重復(fù)步驟3。新的溫度讀數(shù)為704.5°F（373.6°C），增加1°F。
重復(fù)步驟4。新的溫度讀數(shù)為705°F（373.9°C），增加0.5°F。在此之后，溫度讀數(shù)的任何變化都非常小。在1200°F（649°C）以上，溫度讀數(shù)的變化將慢慢“校正”到原始校準(zhǔn)。
其他類型的熱電偶也經(jīng)歷SRO，因此溫度輸出向上移動(dòng)。例如，在J型熱電偶中，一根導(dǎo)線是鐵，當(dāng)其接近其居里溫度1,418°F（770°C）時(shí)開(kāi)始老化。
什么是熱電偶漂移？
漂移通常是熱電偶溫度讀數(shù)的向下移動(dòng)，并且可能是幾種不同現(xiàn)象的結(jié)果。漂移將繼續(xù)降低溫度讀數(shù)，甚至可能導(dǎo)致熱電偶故障。通常，這種故障發(fā)生在偏離原始溫度25°F或之前或之前。
漂移中涉及的冶金現(xiàn)象可以區(qū)分為：
表面改性：與熱電元件和熱電元件周圍環(huán)境之間的相互作用引起的熱電元件的變化有關(guān)。
批量修改：與熱電元件的體積變化有關(guān)。
表面修改可以顯示為：
氧化（裸線配置）
從熱電元件中消耗元素（裸線/ MIMS配置）
環(huán)境污染（裸線/ MIMS配置）
與絕緣體的相互作用（MIMS配置）
與護(hù)套相互作用（MIMS配置）
在批量修改中，可以觀察到以下現(xiàn)象：
相變
糧食增長(zhǎng)
殘余應(yīng)變和位錯(cuò)湮滅
再結(jié)晶
上海自動(dòng)化儀表三廠熱電偶系統(tǒng)，尤其是放置在燃燒加熱器中的熱電偶系統(tǒng)，可以同時(shí)經(jīng)歷老化和漂移。然而，很難甚至不可能預(yù)測(cè)作為其正常操作的一部分經(jīng)歷溫度梯度的熱電偶系統(tǒng)的實(shí)際影響。
如何*小化K型熱電偶的老化和漂移
在許多燃燒加熱器中，管狀溫度低于1200°F（649°C） - 老化區(qū) - 而煙氣溫度遠(yuǎn)高于2,000°F（1,093°C），即漂移區(qū)。老化是可預(yù)測(cè)的，而漂移不太可預(yù)測(cè)，更具破壞性，并導(dǎo)致系統(tǒng)故障。
以下是關(guān)于管狀熱電偶（TSTC）加熱器的一些*實(shí)踐：
*限度地減少熱電偶上的輻射/對(duì)流熱量。換句話說(shuō)，嘗試在管的*冷部分運(yùn)行熱電偶。對(duì)于雙擊設(shè)計(jì)，這可能是一半而不是一側(cè)或另一側(cè)。
平衡的屏蔽設(shè)計(jì)有助于將輻射/對(duì)流熱量轉(zhuǎn)換為傳導(dǎo)熱量。
保持盡可能多的TSTC與管緊密接觸。這是非常重要的，因?yàn)楣茏幼兂闪松崞鳌１仨毷褂米銐驍?shù)量的夾子以防止間隙。任何間隙都會(huì)使管道更接近煙氣溫度，這將使熱電偶進(jìn)入漂移區(qū)并*終損壞傳感器。
*小化或消除任何管外布線。*的是沿著管子將TSTC運(yùn)行到與管子對(duì)齊的出口，而不是從管子延伸到垂直于管子的壁出口。諸如Kaowool之類的陶瓷纖維的包裹物是防止與灰相關(guān)的助焊劑問(wèn)題的良好屏障，但是包裹物不能保持熱電偶冷卻并且不會(huì)使傳感器遠(yuǎn)離漂移區(qū)域，其中存在長(zhǎng)的管外跳躍。
活塞式出口優(yōu)于膨脹線圈。彎曲增加了漂移的可能性，活塞式出口可以*小化或消除這種風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于像焦化器這樣的高運(yùn)動(dòng)爐來(lái)說(shuō)，盡可能使用活塞式出口尤為重要。
如果無(wú)法使用活塞式出口，請(qǐng)使用小型膨脹線圈進(jìn)行補(bǔ)償。 由于額外的材料起到吸收熱量的更大表面積的作用，因此*限度地減小線圈的尺寸并在遮蔽輻射/對(duì)流熱的區(qū)域中隱藏盡可能多的材料是很重要的。 三個(gè)或四個(gè)小線圈通常優(yōu)于一個(gè)大環(huán)。
選擇護(hù)套材料時(shí)，請(qǐng)使用溫度作為標(biāo)準(zhǔn)。 如果使用具有長(zhǎng)管跳躍的次優(yōu)路由，則在使用管溫度進(jìn)行該測(cè)定時(shí)要小心。升級(jí)到I600或Pyrocil D護(hù)套有助于*小化，但不能消除漂移并導(dǎo)致更長(zhǎng)的熱電偶?jí)勖?/span>