一、K型熱電偶概述

WRN系列熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它可以直接測量各種工業(yè)生產(chǎn)過程中從0℃～1300℃范圍內(nèi)的液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢信號(hào)，通過二次儀表轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。在實(shí)際應(yīng)用中熱電偶有多種結(jié)構(gòu)方式，但工作原理都是一樣的，因其結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、測溫范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳等優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到極為廣泛的運(yùn)用。

二、熱電偶工作原理

兩種不同成分的導(dǎo)體兩端經(jīng)焊接、形成回路，直接測溫端叫測量端，接線端子端叫參比端。當(dāng)測量端和參比端存在溫差時(shí)，就會(huì)在回路中產(chǎn)生熱電流，接上顯示儀表，儀表上就指示出熱電偶，產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢的對(duì)應(yīng)溫度值。熱電偶的熱電動(dòng)勢將隨著測量端溫度升高而增長，熱電動(dòng)勢的大小只和熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫差有關(guān)，和熱電極的長度、直徑無關(guān)。

三、裝配式熱電偶組成部分

裝配式熱電偶主要由接線盒、保護(hù)管、絕緣套管、接線端子、熱電極組成基本結(jié)構(gòu)，并配以各種安裝固定裝置組成。

接線盒有多種樣式：防水式鑄鋁接線盒、防噴式鑄鋁接線盒、小型接線盒、防爆接線盒、不銹鋼接線盒等等。

保護(hù)管分不同直徑，不同材質(zhì)，不一樣的現(xiàn)場工況要求的直徑，材質(zhì)都不一樣。

測溫元件分為鎧裝式元件和裝配式元件，鎧裝式元件就是指用鎧裝熱電偶作為溫度元件，裝配式元件是指用磁珠將偶絲串聯(lián)，頂端焊接，作為溫度元件。鎧裝溫度元件因其穩(wěn)定性高，不易氧化，應(yīng)用比較廣泛。

螺紋規(guī)格分為國標(biāo)，美標(biāo)和英標(biāo)，M16*1.5、M20*1.5、M27*2、M33*2、G1/4、G1/2、G3/4、1/4NPT、1/2NPT、3/4NPT等等

法蘭規(guī)格有DN15、DN20、DN25、DN32、DN40等等，活動(dòng)法蘭、活動(dòng)卡套法蘭、固定法蘭熱電偶。

四、溫度測量范圍和允許誤差

五、熱電偶選型表

訂貨需知：

1.注明熱電偶型號(hào)、分度號(hào)、使用溫度。

2.熱電偶保護(hù)管直徑、長度。

3.緊固件、法蘭裝置，提供尺寸。

固定法蘭熱電偶型號(hào)、參數(shù)：

六、拓展介紹：

現(xiàn)場使用的熱電偶、熱電阻和雙金屬溫度計(jì)插入深度對(duì)測量結(jié)果的準(zhǔn)確與否有很大影響。溫度傳感器插入深度需要從設(shè)計(jì)和溫度元件兩方面綜合考慮。

1、設(shè)計(jì)中怎樣計(jì)算熱電偶、熱電阻和雙金屬溫度計(jì)插入深度？

熱電偶、熱電阻及雙金屬溫度計(jì)較常見的安裝固定方式有螺紋、法蘭、活動(dòng)法蘭和無固定裝置四種類型，不同安裝方式下溫度傳感器插入深度計(jì)算是這樣的： 

①固定螺紋安裝的溫度傳感器插入深度按照管道過半+溫度傳感器安裝凸臺(tái)尺寸+保溫層厚度計(jì)算

熱電偶、熱電阻是外密封，考慮保溫層厚度是要保證安裝或拆卸方便且不會(huì)破壞保溫層結(jié)構(gòu)，溫度傳感器安裝凸臺(tái)比較常見的長度是60mm和120mm兩種規(guī)格(也可以按照要求加工生產(chǎn))，保溫層厚度通常為120mm。

雙金屬溫度計(jì)是內(nèi)密封，計(jì)算插入深度的方法一樣，但溫度傳感器凸臺(tái)尺寸時(shí)應(yīng)減30mm(這與凸臺(tái)的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。

②固定法蘭安裝的溫度傳感器插入深度按照管道過半+法蘭連接管尺寸+保溫層厚度計(jì)算。

③無固定裝置、活動(dòng)法蘭和活動(dòng)螺紋的溫度傳感器插入深度用戶需要調(diào)整，比如插入爐膛測溫的熱電偶，插入深度通常按照實(shí)際插入爐內(nèi)長度+爐體厚度(含爐墻厚度和爐壁厚度)+保溫層厚度來計(jì)算。

2、計(jì)算熱電偶、熱電阻和雙金屬溫度計(jì)插入深度還需要考慮哪些問題？

①不同測量介質(zhì)，溫度傳感器的插入深度不同

為了保證測量精度，要把溫度傳感器的敏感段全部插入到被測介質(zhì)中去。通常溫度傳感器所需的浸入長度為：

◆測量氣體時(shí)，熱電偶應(yīng)大于95mm，熱電阻、雙金屬溫度計(jì)應(yīng)大于115mm。

◆測量液體時(shí)，熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計(jì)都應(yīng)大于46mm。

◆溫度傳感器總的插入深度為：溫度傳感器安裝凸臺(tái)+管壁厚度+浸入長度。

②不同設(shè)備，由于安裝位置不同，溫度傳感器插入深度不同。

在設(shè)計(jì)中，我們往往采取以管道中心線為準(zhǔn)來計(jì)算溫度傳感器插入深度，這樣計(jì)算對(duì)于多數(shù)應(yīng)用場合是適用的，但對(duì)于大管徑、塔設(shè)備、爐膛等溫度測量，可能就還不一定適用了，一是可能造成浪費(fèi)，二是無法安裝固定。

比如對(duì)于一般塔設(shè)備的溫度測量，溫度傳感器水平安裝時(shí)，插入深度在300-400mm就行了，對(duì)于鍋爐爐膛的溫度測量，溫度傳感器大都是水平安裝，除去爐體耐火磚的厚度，熱電偶只需插入爐內(nèi)150mm就行了。

③不同管道口徑，由于流速不同，溫度傳感器插入深度不同

流體在管道中的流動(dòng)，由于流速不同，會(huì)形成層流和湍流兩種狀態(tài)，流體的流速在管道中心處zui大，近管壁處zui小。當(dāng)流速較小時(shí)，流體分層流動(dòng)，互不混合，稱為層流。逐漸增加流速，流體的流線開始出現(xiàn)波浪狀的擺動(dòng)，擺動(dòng)的頻率及振幅隨流速的增加而增加，此種流線稱為過渡流；當(dāng)流速增加到很大時(shí)，流線不再清楚可辨，流場中有許多小漩渦，層流被破壞，相鄰流層間不但有滑動(dòng)，還有混合。這時(shí)的流體作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，有垂直于流管軸線方向的分速度產(chǎn)生，這種運(yùn)動(dòng)稱為湍流。

在湍流狀態(tài)，溫度傳感器只要穿過管壁處很薄的層流層，就可以測量到較均勻的介質(zhì)溫度變化。在層流狀態(tài)，上游溫度的變化首先在管道中心處感測到，然后才逐漸在管壁處感測到，在管道1/4處感測到的溫度變化與中心處相比，只是極短的延遲，由于這樣的原因，溫度傳感器的插入深度是不一定都從管道中心算起的，尤其是對(duì)于大口徑的管道，否則溫度傳感器很長，一是增加投資，二是容易損壞。

溫度傳感器插入深度是從溫度傳感器自帶的固定安裝螺紋或法蘭下面計(jì)算的，假如管道上有一個(gè)安裝螺母座，螺母座高度是40mm，不管管道直徑多大，這個(gè)不能少。溫度傳感器感溫部分長度大約是30mm，這一部分必須要在管道中心線上，所以，假設(shè)管道直徑500mm，那么溫度傳感器插入深度是：管道半徑250＋安裝螺母座40＋探頭部分30=320mm。

假如工藝上該管道長期處于滿管狀態(tài)，而且管道直徑較大，那么就不必受這一規(guī)定約束，插入管道內(nèi)長度等于或大于保護(hù)管直徑的10倍即可；假如有的管道有比較厚的保溫層，那么安裝螺母座的高度可能會(huì)更高。

如果工藝管道口徑過小(直徑小于80mm)安裝溫度傳感器時(shí)，應(yīng)制作溫度計(jì)擴(kuò)大管，這是小口徑管道為了滿足測溫需要做的變徑。

對(duì)熱電偶和熱電阻的安裝，應(yīng)注意有利于測溫準(zhǔn)確，安全可考及維修方便，而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作，要全部滿足以上要求。

在選擇對(duì)溫度傳感器阻的安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

①為了使熱電偶和熱電阻的測量端與被測介質(zhì)之間有充分的熱交換，應(yīng)合理選擇測點(diǎn)位置，盡量避免在閥門、彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)溫度傳感器；

②帶有保護(hù)套管的熱電偶和熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測量誤差，熱電偶和熱電阻應(yīng)該有足夠的插入深度：

◆對(duì)于測量管道中心流體溫度的熱電阻,一般都應(yīng)將其測量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)，如被測流體的管道直徑是200毫米，那熱電阻插入深度應(yīng)選擇100毫米；

◆對(duì)于高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度)，為了減小保護(hù)套對(duì)流體的阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂，可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式熱電阻，淺插式的熱電阻保護(hù)套管，其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm；熱套式熱電阻的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100mm；

◆假如需要測量是煙道內(nèi)煙氣的溫度，盡管煙道直徑為4m，熱電阻插入深度1m即可；

◆當(dāng)測量原件插入深度超過1m時(shí)，應(yīng)盡可能垂直安裝，或加裝支撐架和保護(hù)套管。

3、熱電偶、熱電阻和雙金屬溫度計(jì)拿到后怎么測量插入深度？

①固定螺紋安裝的熱電偶、熱電阻插入深度為螺紋尾部密封面到頂端的長度(螺紋長度也算上）；

②雙金屬溫度計(jì)插入深度為螺紋頂端密封面到頂端的長度(螺紋長度不計(jì)算在內(nèi))；

③固定法蘭安裝的溫度傳感器插入深度為法蘭密封面到頂端的長度(法蘭厚度不計(jì)算在內(nèi))；

④活動(dòng)螺紋或者活動(dòng)法蘭熱電偶和熱電阻，用戶在總長范圍內(nèi)自己調(diào)整插入深度。

4、熱電偶、熱電阻和雙金屬溫度計(jì)插入深度與總長有什么關(guān)系？

溫度傳感器總長=溫度傳感器插入深度+后端長度

①常規(guī)裝配式熱電偶和裝配式熱電阻總長=插入深度+150mm(150mm是標(biāo)準(zhǔn)，也可根據(jù)現(xiàn)場安裝需要延長或縮短)。

②特殊結(jié)構(gòu)熱電偶和熱電阻總長=插入深度+廠家默認(rèn)結(jié)構(gòu)尺寸(這個(gè)尺寸沒有規(guī)范約束，以廠家產(chǎn)品技術(shù)資料為準(zhǔn))

③雙金屬溫度總長=插入深度+后端長度(沒有標(biāo)準(zhǔn)約束，以廠家產(chǎn)品技術(shù)資料為準(zhǔn))。

熱電偶、熱電阻和雙金屬溫度計(jì)在其本身質(zhì)量合格的情況下，規(guī)范的安裝操作也*，想要測量結(jié)果盡量jing確，誤差能降到zui低，就一定要把握好關(guān)于熱電偶、熱電阻和雙金屬溫度計(jì)插入深度的問題。