
安徽維爾特補償導線應用中的幾個問題
1、補償導線與熱電偶的匹配
各種分度號的補償導線只能與相同分度號的熱電偶配用,否則可能欠補償或過補償,常用熱電偶在100℃和200℃時需補償的熱電勢值見表1:
表1 常用熱電偶在100℃和200℃時的熱電勢值
熱電偶名稱 熱電偶分度號 參考端為 0℃時的熱電勢 mV
100℃ 200℃
鉑銠10—鉑 S 0.646 1.441
鉑銠13—鉑 R 0.647 1.469
鉑銠30—鉑銠6 B 0.033 0.178
鎳鉻—鎳硅 K 4.096 8.138
鎳鉻硅—鎳硅 N 2.774 5.913
鎳鉻—銅鎳 E 6.319 13.421
鐵—銅鎳 J 5.269 10.779
銅—銅鎳 T 4.279 9.288
當我們用K分度號的補償導線配用N分度號的熱電偶,將造成過補償,顯示溫度偏高;反之,用N分度號的補償導線配用K分度號的熱電偶,將造成欠補償,顯示溫度偏低。
2、補償導線分度號和極性的判斷
有時可根據資料所列補償導線的材料、絕緣層及護套顏色判斷,但由于國內新舊標準、IEC標準的規定有差異,用這個方法對補償導線的分度號和極性常常難以準確判斷。
最可靠最常用的方法是測試法,就是將補償導線的兩端剝去絕緣層,把兩根導線絞合在一起制成熱電偶的熱端,放到沸騰的水中,兩根導線的另一端與直流電位差計相連(不應該與動圈式直讀mV 表相連,因測量時取電流其讀數偏低),將測得的熱電勢與表1比較,與之最接近的即為補償導線的分度號,根據電位差計的正負極可確定補償導線的極性。由于測試時由補償導線構成的熱電偶的參比端溫度不一定是0℃,例如是20℃,則所測熱電勢低于參比端為0℃的熱電勢值。以某種不明分度號的補償導線為例,如參比端溫度約20℃,測量值如在3.928±0.150mV范圍內,則可判斷這種補償導線的分度號是K。3.928是K分度號熱電偶100℃和20℃時熱電勢的差值,0.150是K分度號普通級補償導線的允差。
3、補償導線儀表盤接線點的位置
我們知道,補償導線只是把熱電偶的參比端延長,起到移動參比端位置的作用,延伸后的參比端溫度應當恒定或配用本身具有參比端溫度自動補償的裝置,否則仍可能因新的參比端溫度變化引起測量誤差。
比如在儀表盤內接線時,由于常用盤裝顯示器、記錄儀本身因通電而發熱,使其接線端子處的溫度高于儀表盤接線端子處的溫度。當熱電偶的補償導線引進儀表盤后,如果將其接到儀表盤的接線端子上,而儀表盤的接線端子與儀表接線端子間用銅線連接,則因上述溫差存在將造成測量誤差。所以最好將補償導線跨過儀表盤的接線端子直接與儀表的接線端子相連。
4、補償導線的線路電阻
對早期配熱電偶的動圈式儀表來說,有5Ω、15Ω兩種線路電阻的要求,當熱電偶安裝地點離動圈表較遠時,或采用分度號K、N、E、J、T等包含有銅鎳材料的補償導線時,其線路電阻較大,選用時要注意選較大截面的補償導線。比如選用外接15 Ω線路電阻 E分度號的動圈式儀表時,其配用的補償導線截面為1.0 mm2、2.5 mm2 ,而對應的單位長度線路電阻分別為 1.25Ω/m和 0.5Ω/m, 則補償導線的最大允許長度僅為 12 m和 30 m。設計時如不留心,這個長度很容易超過,造成測量誤差。
5、R、S分度號熱電偶的補償導線
同稱為鉑銠-鉑的熱電偶有R、S兩種分度號,分別代表鉑銠13-鉑和鉑銠10-鉑熱電偶,前者在國內應用較少, 但其熱電勢較大(1600℃時R、S分度熱電偶的熱電勢分別為18.849mV和16.777 mV),而在低溫段 100℃ 時兩者基本一致(R、S 分度號的熱電勢分別為 0.647 mV和0.646 mV),200 ℃時稍有差別(R、S 分度號的熱電勢分別為 1.467 mV和1.441mV),所以目前國內市場上R、S分度號的補償導線是通用的。如將市場上通常采購得到的S分度號的補償導線用于R分度號的熱電偶,在100℃以下無誤差,即使到了耐熱用補償導線的極限溫度200℃,當熱電偶的熱端溫度分別為600℃、1000℃、1300℃時,所引起的誤差僅為 2.5℃、2.2℃、2.0℃。
這一點可作為1節的一個特例。
在常用熱電偶當中,R、S 分度號補償導線的精度是最低的,但從溫度使用范圍來看,0~60℃范圍內誤差很小,100~150℃誤差就比較大了。當測量誤差要求高時,必須將參比端的溫度保持在100 ℃以下。
6、補償型與延伸型補償導線的比較
K 分度號的補償導線有補償型KC補償導線與延伸型KX補償導線,以下性能對照表2可以供實際選用時參考。
表2 K分度號補償型與延伸型補償導線的性能比較
性 能 補 償 型 KC 延 伸 型 KX
材質 與熱電偶材質不同 與熱電偶材質相同
熱電勢特性 一定溫度范圍內,與配用熱電偶相近 與配用熱電偶相同
誤差曲線 非線性,隨溫度而變 線性
使用溫度范圍 受限制(如一般用補償導線為100℃) 不受限制(僅取決于絕緣材料)
線路電阻 低(約0.8Ω/m,mm2) 高(1.5Ω/m,mm2)
補償接點干擾 因兩種不同材料構成補償接點,可能產生干擾 無
補償精度 低 高
價格 低 高(約高1~2倍)
7、雙鉑銠熱電偶不用補償導線
前面講了這么多,都是說要用補償導線去補償熱電偶參比端溫度,但在常用熱電偶中,分度號B的雙鉑銠(鉑銠30-鉑銠6)熱電偶是一個例外,它沒有專用的補償導線,或者換一句話說,在實際應用中,它一般沒有必要使用補償導線。
雙鉑銠熱電偶常用于1300~1600 ℃溫度段的測溫(≤1300℃ 通常采用鉑銠-鉑熱電偶),其低溫段的熱電勢出奇地低,如100℃時的熱電勢僅 0.033mV, 200℃時的熱電勢為0.178mV,與整個測溫范圍內(0~1800 ℃)每100℃的平均熱電勢為0 .700mV 比較,相差懸殊,所以即使不補償,造成的誤差也很小。例如當熱端溫度為1300℃和1600℃時,如參比端溫度t1=100℃ 時,造成的誤差為±3.0℃,如t1=120℃ 時,造成的誤差為±5,.0℃ ,均達到使用普通級補償導線 ±5℃的要求。但值得注意的是,如t1=200℃ 時,則可能造成±16.3℃的誤差,因此對雙鉑銠熱電偶來說,雖然在通常情況下可不使用補償導線,但限制條件是參比端溫度t1≤120℃,否則將造成較大的誤差。
在不常用的熱電偶中,鎳鈷-鎳鋁熱電偶200℃以下熱電勢幾乎為零,可不用補償導線,而鎳鐵-鎳銅熱電偶在50℃以下的熱電勢微乎其微,在這個溫度范圍內也不用補償導線。
補償導線的工作原理_能否用銅導線替代補償導線
由熱電偶的測溫原理可知,熱電偶產生的熱電勢與熱端(又稱測量端)、參比端(又稱冷端)的熱電勢有關,只有參比端溫度t1為零或恒定不變,熱電勢才是熱端溫度的單值函數(見圖1)。如果不補償的話,則熱電偶的參比端溫度與儀表接線端溫度t2間的溫差t1-t2越大,測量誤差也越大。由于大多數熱電偶的熱電勢與溫度的關系近似線性,所以造成的測量誤差大致等于上述溫差。以K分度號的鎳鉻-鎳硅熱電偶為例,當t1=50℃,t2=20℃時,如熱端溫度為1000℃,則顯示溫度僅969℃,誤差達31℃。
實際應用時,由于熱電偶參比端的接線盒通常暴露在大氣中,溫度變化較大,如不采取措施,接線盒內溫度既不可能為零,也不可能保持某個溫度恒定不變,由此引起測量誤差。由于與熱電偶相連的二次儀表(如顯示器、記錄儀)、I/O插卡等均帶環境溫度補償,可對這些裝置與熱電偶的接線點(即儀表接線端)溫度t2進行補償。由此可見,關鍵是如何對熱電偶的參比端溫度t1進行補償。目前有多種參比端補償方法,如恒溫法、補償電橋法、補償熱電偶法、補償導線法等,但最常用的就是補償導線法。
補償導線儀表盤接線點的位置
我們知道,補償導線只是把熱電偶的參比端延長,起到移動參比端位置的作用,延伸后的參比端溫度應當恒定或配用本身具有參比端溫度自動補償的裝置,否則仍可能因新的參比端溫度變化引起測量誤差。
比如在儀表盤內接線時,由于常用盤裝顯示器、記錄儀本身因通電而發熱,使其接線端子處的溫度高于儀表盤接線端子處的溫度。當熱電偶的補償導線引進儀表盤后,如果將其接到儀表盤的接線端子上,而儀表盤的接線端子與儀表接線端子間用銅線連接,則因上述溫差存在將造成測量誤差。所以最好將補償導線跨過儀表盤的接線端子直接與儀表的接線端子相連。
補償型與延伸型補償導線的比較
K分度號的補償導線有補償型KC補償導線與延伸型KX補償導線,以下性能對照表2可以供實際選用時參考。表2K分度號補償型與延伸型補償導線的性能比較性能補償型KC延伸型KX材質與熱電偶材質不同與熱電偶材質相同熱電勢特性一定溫度范圍內,與配用熱電偶相近與配用熱電偶相同誤差曲線非線性,隨溫度而變線性使用溫度范圍受限制(如一般用補償導線為100℃)不受限制(僅取決于絕緣材料)線路電阻低(約0.8Ω/m,mm2)高(1.5Ω/m,mm2)補償接點干擾因兩種不同材料構成補償接點,可能產生干擾無補償精度低高價格低高(約高1~2倍)
用銅導線替代補償導線會產生測量誤差
安徽維爾特補償導線訂貨說明
訂的時候需標明型號、 規格、線芯截面、 線芯數 、屏蔽方式和數量
例: EX-GV2R-GS 2×2.5mm21500m EX-FPF-GS 24×2×2.5mm21000m(總屏蔽)
KX-HF4BPP-GS 12×2×1.5mm212000m(分對屏)
熱電偶補償導線
選擇熱電偶補償導線時要知道熱電偶補償導線所處的環境溫度及現場工礦狀況,根據現場環境溫度情況選擇合適的補償導線護套,一般環境溫度在-25~105℃時選擇聚氟乙烯護套,環境溫度在-60~205℃時選擇聚全氟乙烯作為補償導線的護套,而在-60~260℃時則選擇聚四氟乙烯作為熱電偶補償導線的護套。所以在選擇時一定要注意現場工礦情況。
熱電偶補償導線測溫原理
熱電偶用補償導線的作用是來延伸熱電極即移動熱電偶的冷端,與顯示儀表聯接構成測溫系統。產品主要應用于各種測溫裝置,已被廣泛用于石油、化工、冶金、電力等部門。
一般來說,熱電偶離測溫表可能距離幾十米,熱電偶冷端(出線端)溫度與測溫表環境溫度不同(甚至可達幾十度)。
如果用普通銅導線,根據熱電偶原理,接線處又會產生溫差電勢,就會產生測量誤差。
遠距離傳輸導線的壓降問題,因為測溫表輸入阻抗較高,熱電偶產生的溫差電勢(毫伏級)傳輸電流(微A級)很小,導線上壓降損失很小,在一般情況下,在誤差范圍內。所以有熱電偶變送器,輸入熱電偶信號,輸出4-20ma,這樣可以不要補償導線,也可以遠距離傳輸了。
如果采用補償導線(必須和熱電偶分度號匹配),它選用的金屬材料,可以在接線處產生盡可能小的溫差電勢,盡可能減小測溫誤差。也就是說,將熱電偶冷端移到測溫表處。
熱電偶與顯示儀表的接線是否只能用補償導線?
前面談到“不能用銅導線來替代補償導線”,那么熱電偶與顯示儀表的接線是否就只能用補償導線了?實際上并非如此。關鍵看怎么應用,如在以下場合就可以:
1、使用鉑銠30-鉑銠6熱電偶(又稱為雙鉑銠熱電偶)的場合
這種高溫熱電偶的特點是:在室溫下它的熱電勢極小(25℃時為-2μV,60℃時為6μV),故可以忽略參比端溫度變化的影響,所以鉑銠30-鉑銠6熱電偶不使用補償導線,而用銅導線進行接線。
2、使用一體化溫度變送器的場合
一體化溫度變送器尺寸很小,設計、制造時就是考慮安裝在熱電偶的接線盒內的。這類溫度變送器大多是兩線制的,其輸出為4-20mA電流信號。電流信號具有便于遠傳、便于轉換為電壓信號、抗干擾能力強、一個溫度信號了送至多臺儀表或DCS板卡使用等優點。所以溫度測量、控制系統選用一體化溫度變送器是很適用的,并且是用銅導線來進行接線了。
經驗分享
如果原現場用補償導線來連接熱電偶和儀表,后現場熱電偶更換為一體化熱電偶溫度變送器,此時是否需要將補償導線更換為銅導線?
正確答案:原補償導線可以直接作為傳輸4-20mA電流信號的信號線使用,不用更換也可使用。但需注意:補償導線比較硬,與熱電偶溫度變送器接線時略有不便,連接必須牢固可靠且不能損壞溫度變送器接線端子!
型號
等效采用:IEC584-3《熱電偶第三部分—補償導線》國際標準,產品質量優于B4989—85《熱電偶用補償導線》國家標準。絕緣層和護層選用進口優質氟塑料,并采用整體連續擠出新工藝,使該產品具有優良的耐酸、堿、耐磨和不燃延之性能,可浸入油水中長期使用。使用溫度在-60~205~260℃,屬于當代國際先進水平。型號及名稱:
補償導線型號按產品的品種劃分為:SC,KC,KX,EX,JX,TX。
其中:a)型號第一個字母與熱電偶的分度號相對應;
b)字母“X”表示延伸型補償導線(型別)
c)字母“C”表示補償型補償導線(型別)
注:SC型補償導線可配用R型分度號熱電偶。
使用分類、允許等級、護層著色標志:
使用分類
標志
允許登記及護層著色
普通級
精密級
一般用
G
(黑色)
S(灰色)
耐熱用
H
(黑色)
S(灰色)
結構特征、絕緣層、護層材料、使用溫度
絕緣層及護層
使用溫度
材料
符號
聚氯乙烯
PV
-25~70℃
-25~105℃
聚全氟乙丙烯
FEP
-60~205℃
可溶性聚四氟乙烯
PFA
-60~260℃
產品標號(標記)
配用熱電
偶分度號
一般用(G)
產品標號
耐熱用(H)
產品標號
普通級
精密級(S)
普通級
精密級(S)
S
SC-G
SC-GS
SC-H
--
N
NC-G
NC-GS
NC-H
NC-HS
K
NC-G
NC-GS
NC-H
--
KC2-G
KG2-GS
KC2-H
KC2-HS
KX-G
KX-GS
KX-H
KX-HS
E
EX-G
EX-GS
EX-H
EX-HS
J
JX-G
JX-GS
JX-H
JX-HS
T
TX-G
TX-GS
TX-H
TX-HS
補償導線合金絲和絕緣層顏色
補償號
線型號
配用熱電
偶的分度號
補償導線合金線
絕緣層
著色
正極
負極
正極
負極
SC
S(鉑銠10—鉑)
SPC(銅)
SNC(銅鎳)
紅
綠
NC
N(鎳鉻硅—鎳硅)
NPC(鐵)
NNC(銅鎳)
紅
黃
KC
K(銅—康銅)
KPC(銅)
KNC(銅鎳)
紅
藍
KX
K(鎳鉻—鎳硅)
KPX(鎳鉻)
KNX(銅鎳)
紅
黑
EX
E(鎳鉻—銅鎳)
EPX(鎳鉻)
ENX(銅鎳)
紅
棕
JX
J(鐵—銅鎳)
JPX(鐵)
JNX(銅鎳)
紅
紫
TX
T(銅—銅鎳)
TPX(銅)
TNX(銅鎳)
紅
白
1、補償線纜按產品品種劃分為:SC BC KC KX JX TX EA,其中字母“×”表示延伸型補償導線,字母
“C”表示補償線纜其熱電勢和電阻值符合下表規定:
2、補償線纜防潮試驗的絕緣電阻在40℃水中24小時后不小于(10米)25MΩ.
3、補償線纜耐熱老化24小時后進行5倍外徑試驗,經電壓試驗5000V/1min不擊穿。
安徽維爾特儀表線纜有限公司(原天長市維爾特儀表線纜有限公司)位于被譽為“儀表之鄉”的天長市,交通便利,南接歷史文化名城南京,東連旅游勝地揚州。我公司是集科工貿一體的企業,專門從事工業過程自動控制、智能儀表、電線電纜的研制、開發與生產,公司所產產品廣泛應用于石化、冶金、機械、制藥、造紙、釀造、電力等行業。
本公司技術力量雄厚,擁有先進的生產工藝和一流的檢測設備,在引進國內外先進的生產技術和工藝的基礎上,不斷開拓創新,為用戶提供一流的產品和上乘的服務是我公司的宗旨。在企業內部管理模式中,我們嚴格按照ISO9001國際標準質量體系運行。以精良的設備,嚴格的測試手段,優質的原材料,高素質的員工隊伍來確保為用戶提供高品質的產品與高質量的服務,從而使公司產品暢銷全國二十幾個省、市自冶區。
我公司以科技為先導,以質量求生存,主要產品有:
◆ 電線電纜系列
電力電纜、控制電纜、礦用電纜、船用電纜、變頻電纜、計算機電纜、補償電纜、RS485通訊電纜、SYV/SFF視頻電纜、通用橡套電纜、電焊機電纜、電梯電纜、高溫電纜、橡膠電纜、硅橡膠電纜及各種本安型、阻燃型、耐火型等特種電纜,并可根據用戶需要開發設計和制造新品種電纜;
◆ 儀器儀表系列
WR系列熱電偶、WZ系列熱電阻以及各種型號的鎧裝、壓簧、端面、防爆、防腐、耐磨、一體化熱電偶/阻;數顯儀表、壓力表、智能多路巡檢儀、壓力變送器、差壓變送器、溫度變送器、WSS系列雙金屬溫度計等;