高溫蒸汽熱電偶因其性能穩定、準確可靠、結構簡單、使用方便、測溫范圍廣、信號可遠傳等優點，在工業生產和科學研究等領域中已成為應用zui廣泛的感溫元件。而熱電偶的長期穩定性、使用壽命等各項性能指標，都與保護管密切相關。
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一、K型熱電偶介紹
高溫蒸汽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生產過程中從0℃～1300℃范圍內的液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度，并把溫度信號轉換成熱電動勢信號，通過二次儀表轉換成被測介質的溫度。在實際應用中熱電偶有多種結構方式，但工作原理都是一樣的，因其結構簡單、制造方便、測溫范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號便于遠傳等優點，所以在工業生產過程中得到極為廣泛的運用。
二、熱電偶工作原理
兩種不同成分的導體兩端經焊接、形成回路，直接測溫端叫測量端，接線端子端叫參比端。當測量端和參比端存在溫差時，就會在回路中產生熱電流，接上顯示儀表，儀表上就指示出熱電偶，產生的熱電動勢的對應溫度值。熱電偶的熱電動勢將隨著測量端溫度升高而增長，熱電動勢的大小只和熱電偶導體材質以及兩端溫差有關，和熱電極的長度、直徑無關。
三、裝配式熱電偶組成部分
裝配式熱電偶主要由接線盒、保護管、絕緣套管、接線端子、熱電極組成基本結構，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。
保護管分不同直徑，不同材質，不一樣的現場工況要求的直徑，材質都不一樣。
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，頂端焊接，作為溫度元件。鎧裝溫度元件因其穩定性高，不易氧化，應用比較廣泛。
螺紋規格分為國標，美標和英標，M16*1.5、M20*1.5、M27*2、M33*2、G1/4、G1/2、G3/4、1/4NPT、1/2NPT、3/4NPT等等
法蘭規格有DN15、DN20、DN25、DN32、DN40等等，活動法蘭、活動卡套法蘭、固定法蘭。
四、溫度測量范圍和允許誤差
型號 | 分度號 | 允許誤差與偶材等級 | |||
I級 | II級 | ||||
允差值 | 測溫范圍℃ | 允差值 | 測溫范圍℃ | ||
WRN | K | ±1.5℃ | -40～+375 | ±2.5℃ | -40～+333 |
±0.004│t│ | 375～1000 | ±0.0075│t│ | 333～1200 | ||
WRM | N | ±1.5℃ | -40～+375 | ±2.5℃ | -40～+333 |
±0.004│t│ | 375～1000 | ±0.0075│t│ | 333～1200 | ||
WRE | E | ±1.5℃ | -40～+375 | ±1.5℃ | -40～+333 |
±0.004│t│ | 375～800 | ±0.004│t│ | 333～900 | ||
WRF | J | ±1.5℃ | -40～+375 | ±1.5℃ | -40～+333 |
±0.004│t│ | 375～750 | ±0.004│t│ | 333～750 | ||
WRC | T | ±1.5℃ | -40-～+125 | ±1℃ | -40～+333 |
±0.004│t│ | 125～350 | ±0.0075│t│ | 133～350 | ||
WRP | S | ±1℃ | 0～+1100 | ±2.5℃ | 0～600 |
±[1+0.003（t-1100）] | 1100～1600 | ±0.0025│t│ | 600～1600 | ||
五、高溫蒸汽熱電偶選型表
W | 溫度儀表 | |||||||
| R | 熱電偶 | ||||||
| 感溫元件材料 | 分度號 | ||||||
M鎳鉻硅-鎳硅 | N | |||||||
N鎳鉻-鎳硅 | K | |||||||
E鎳鉻-銅鎳 | E | |||||||
F鐵-銅鎳 | J | |||||||
C銅-銅鎳 | T | |||||||
P鉑銠10-鉑 | S | |||||||
Q 鉑銠13-鉑 | R | |||||||
R 鉑銠30-鉑6 | B | |||||||
| 偶絲對數 | |||||||
無 | 單支 | |||||||
2 | 雙支 | |||||||
| 安裝固定形式 | |||||||
1 | 無固定裝置 | |||||||
2 | 固定螺紋 | |||||||
3 | 活動法蘭 | |||||||
4 | 固定法蘭 | |||||||
5 | 活絡管接頭式 | |||||||
6 | 錐形固定螺紋式 | |||||||
| 接線盒形式 | |||||||
0 | 無接線盒 | |||||||
2 | 防噴式 | |||||||
3 | 防水式 | |||||||
4 | 防爆式 | |||||||
| 保護管直徑 | |||||||
0或者1 | Φ10、Φ12、Φ14、Φ16、Φ18、Φ20、Φ22、Φ25等等 | |||||||
| 工作端形式 | |||||||
G | 變截面 | |||||||
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W | R | N | 2 | 1 | 3 | 0 | G | 舉例 |
訂貨需知：
1.注明熱電偶型號、分度號、使用溫度。
2.熱電偶保護管直徑、長度。
3.緊固件、法蘭裝置，提供尺寸。
固定螺紋錐形保護管熱電偶型號、參數：
型號 | 分度號 | 測溫范圍℃ | 熱響應時間 | 保護管材質 | 規格 | |
D | L*l | |||||
WRM-620/WRM-630 | N | 0-800 | ≤90s | 1Cr18Ni9Ti | Φ16 | 300*150 350*200 400*250 450*300 500*350 等等 |
WRM2-620/WRM2-630 | 0-1000 | 0Cr25Ni20 | ||||
WRM-620A/WRM-630A | 0-800 | 1Cr18Ni9Ti | ||||
WRM2-620A/WRM2-630A | 0-1000 | 0Cr25Ni20 | ||||
WRN-620/WRN-630 | K | 0-800 | 1Cr18Ni9Ti | |||
WRN2-620/WRN2-630 | 0-1000 | 0Cr25Ni20 | ||||
WRN-620A/WRN-630A | 0-800 | 1Cr18Ni9Ti | ||||
WRN2-620A/WRN2-630A | 0-1000 | 0Cr25Ni20 | ||||
WRE-620/WRE-630 | E | 0-700 | 1Cr18Ni9Ti | |||
WRE2-620/WRE2-630 | ||||||
WRE-620A/WRE-630A | ||||||
WRE2-620A/WRE2-630A | ||||||
WRC-620/WRC-630 | T | 0-350 | 1Cr18Ni9Ti | |||
WRC2-620/WRC2-630 | ||||||
WRC-620A/WRC-630A | ||||||
WRC2-620A/WRC2-630A | ||||||
WRF-620/WRF-630 | J | 0-600 | 1Cr18Ni9Ti | |||
WRF2-620/WRF2-630 | ||||||
WRF-620A/WRF-630A | ||||||
WRF2-620A/WRF2-630A | ||||||
六、拓展介紹：
熱電偶補償導線檢定的目的是要確定補償導線的熱電特性是否符合與之相匹配的熱電偶分度表。
在JJG 351-1996《工作用廉金屬熱電偶檢定規程》對補償導線檢定方法有規定，補償導線檢定執行的標準是JJG3 51-1996《工作用廉金屬熱電偶檢定規程》。
1、補償導線的熱電特性應符合下表要求：
2、確定檢定溫度點
一般用熱電偶補償導線檢定100℃點，耐高溫補償導線檢定100℃和200℃點，亦可按需要在其他溫度點檢定。
3、將熱電偶補償導線的護層和絕緣層去除10-20mm并將兩個電極表面絕緣物清除干凈。
4、將熱電偶補償導線一端焊接成熱電偶工組端，另一端為熱電偶的參考端，然后與相同材質的銅導線連接。
5、在補償導線作成的熱電偶的測量端套上玻璃保護管，摻入有恒溫槽中，插入深度不應小于300mm，玻璃管口沿熱電偶補償導線四周用脫脂棉封好。
6、將補償導線作成的熱電偶的參考端插入裝有變壓器油或酒精的玻璃管或塑料管中，在分散插入冰點恒溫槽內，插入深度不應小于150mm。
7、具體熱電偶補償導線熱電特性的測試方法與普通熱電偶檢定相同。
熱電偶是應用zui廣泛的測溫傳感器。而熱電偶的長期穩定性、使用壽命等各項性能指標，都與熱電偶保護管密切相關。熱電偶損壞率的高低直接取決于熱電偶保護管材料的性能。因此，本文將詳細介紹各種熱電偶保護管的材料、性能和選用，以供技術人員參考。
隨著自動化程度的不斷提高，溫度的測量涉及到國民經濟的各個領域，如工農業生產、國防、科研、醫療、衛生、環保、氣象以及宇航等部門。熱電偶因其性能穩定、準確可靠、結構簡單、使用方便、測溫范圍廣、信號可遠傳等優點，在工業生產和科學研究等領域中已成為應用zui廣泛的感溫元件。而熱電偶的長期穩定性、使用壽命等各項性能指標，都與保護管密切相關。據有關數據統計，熱電偶在正常的測量范圍內，其損壞率的高低直接取決于保護管材料性能的優異。因此，在實際使用中正確地選擇保護管，是延長熱電偶使用壽命的前提。
1、熱電偶保護管的作用
熱電偶保護管主要有兩種用途，一是防止遭受機械損壞；二是保護熱電偶免受被測介質化學腐蝕、不受氧化氣氛或還原氣氛的有害影響，使熱電偶盡可能處于接近其*氣氛中。因此熱電偶必須加以保護，使之不受不良氣氛的侵害。
2、熱電偶保護管使用場合
熱電偶在以下幾種介質中使用必須用熱電偶保護管將熱電偶測量電極與介質隔絕：
①當與熱電偶接觸會改變熱電偶化學成分的各種金屬(固體、液體、氣體)；
②會腐蝕熱電偶材料的爐氣和其它蒸氣(硫及其化合物是特別有害的)；
③能腐蝕熱電偶材料的各種電解質。
熱電偶保護管通常為單保護管，在某些特殊情況下，可采用兩個同心安裝的保護管。接近熱電偶的稱為主保護管，外面的保護管叫輔助保護管。通常采用氧化鋁管為主保護管，碳化硅管為輔助保護管套構成組合保護管，以獲得良好的綜合性能，如具有抗切割火焰、抗熱沖擊或防止機械損傷等作用。
3、理想的熱電偶保護管性能
①耐高溫：在熱電偶溫度測量上限使用，不應產生變質和變形，在高溫下抗氧化性能好。
②耐腐蝕：當熱電偶用于酸性或堿性，以及具有其他腐蝕性介質中測溫時，保證有一定的壽命。
③密性好：可防止外界有害介質滲入保護管內部，使感溫元件損壞或變質。
④導熱性好：具有較高的導熱系數，時間常數小。
⑤有足夠的機械強度和一定的耐溫劇變的性能。
⑥物理、化學性能穩定：在長期使用中不和外部介質、絕緣材料、熱電極材料相互作用而變質，也不產生對熱電極有害的氣體。
⑦價格低廉。
4、熱電偶保護管分類
熱電偶保護管按其材質可分為金屬、非金屬和金屬陶瓷三種。金屬熱電偶保護管機械強度高、導熱性能好、應用非常廣泛；非金屬熱電偶保護管多在1000℃以上溫度測量時采用，耐熱性能好，震性差、導熱性差；用粉末冶金的方法制成金屬陶瓷保護管，既有耐高溫的性能又有較好的機械強度，有很好的應用前景，可廣泛地用于鋼水、鐵水及高溫鹽浴爐等惡劣的環境。
5、選擇熱電偶保護管需要考慮的因素
理想的熱電偶保護管是不存在的，但各種材質的熱電偶保護管有各自的特點。選擇熱電偶保護管時，要考慮以下因素：被測介質的溫度、氣氛、流速、腐蝕性如何，管子的粗細、壁厚、長短、氣密性、抗熱沖擊、化學適應性、承受壓力、應力、響應速度、性價比如何。我們可以根據實際情況，選擇合適的保護管材料。熱電偶保護管的選取原則是：根據技術指標結合實際情況，來選擇方案。在實際工作中，大家可以根據經驗、熱電偶廠家選用指南手冊，快速地選取熱電偶保護管材料。在使用這些資料時必須仔細注意各種特定的情況。
在測量高溫燃油、燃氣、燃煤系統，以及測量各種高溫窯爐、熱處理用的高溫鹽浴爐和各種金屬冶煉爐等的溫度時，都會遇到高溫和氧、硫、焦油、氧離子等對保護管的強烈浸蝕。除要求其能經受高溫物理損傷，還要其能經受化學損傷。在這種惡劣的環境中，通常使用雙保護管。主保護管使用的是一種以富鋁紅柱石為基礎添入某些添加劑的陶瓷，它具有機械和耐熱沖擊的綜合性能，上限溫度為1650℃。為輔助保護套管采用碳化硅套管，這種材料能抗火焰的切割作用。它是不滲透氣體的，可作為致密保護套管使用，還能制成氮化物粘結型的材料，從而是滲透性大為減小。防止熱電偶腐蝕，避免火焰和氣流直接沖擊以及提高熱電偶的強度。因此，在這類惡劣條件下測溫，對保護管的要求比較苛刻：在測溫范圍內材料不變形，不變質，耐溫度突變的沖擊，耐被測溫介質的浸蝕且材質應當是致密的，不會產生被測介質的任何滲漏以免損傷熱電極，材料導熱性能要好且易于加工制造。
6、現階段特殊領域的熱電偶連續測溫難題
熱電偶保護管雖然種類繁多，技術成熟，但是，它們只能在常規場合使用，尚不能滿足許多特殊領域的要求。尤其是在高溫高腐蝕環境，由于熱電偶保護管的使用壽命問題沒有得到根本解決，在許多領域連續測溫成為難題，主要有以下幾個行業：
①鋁電解槽連續測量
鋁電解槽溫度的連續測量，對于實時監控電解槽運行狀況，對其運行狀況進行綜合分析，并加以控制，從而使電解槽各項技術指標達到*值，具有重要意義。然而，鋁電解槽的連續測溫是一個性難題。主要原因有兩個：一是電解槽內電解質對保護管有很強的腐蝕性；二是電解槽內部溫度高，正常溫度940-970℃之間。出現效應時可達1000-1200℃。所以目前工廠普遍采用間斷測溫法。
②滲碳爐溫度測量
③銅冶煉過程中的熔體連續測溫仍在研究
銅液的連續測溫通常采用金屬陶瓷保護管，表面加保護涂層。
④高溫流動粉體的溫度測量
對于輸煤系統、流化床、水泥熟料、耐火材料等流動粉體的溫度測量，由于流動粉體對保護管磨損及腐蝕均很嚴重。目前對低于500℃的流動粉體，可采用高強度鋼或表面改性技術，噴涂WC或Ni-Cr-B，其硬度可達到6070(HRe)。如果常溫在1000℃左右，可采用鈷基合金保護管。該保護管具有優異的耐熱沖擊、耐磨性能及高溫強度，對硫化物及釩良好的耐蝕性，但價格昂貴。
⑤超高溫真空爐連續測溫
⑥高溫鹽浴爐連續測溫
⑦鋼水連續測溫
鋼水溫度高達1600℃以上，鋼水和渣液對熱電偶保護管有很強的侵蝕作用，熱電偶保護管由環境溫度下進入鋼水時要經受巨大的熱沖擊和沖刷應力，使鋼水連續測溫成為性難題，一直沒有進展。
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