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《耐溫元件溫度分析原理與故障分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、熱電阻元件測溫原理和故障分析0引言熱電阻是中低溫區(qū)常用的一種測溫元件，在火力發(fā)電機組應用十分廣泛，了解熱電阻的工作原理并將其應用到實際生產中，對保證熱工測量的準確可靠具有重要意義，本文通過介紹熱電阻元件測溫原理，結合現(xiàn)場實際應用，進行常見故障分析。1熱電阻元件測溫原理及材料1.1熱電阻元件測溫原理熱電阻是基于電阻的熱效應進行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫熱電阻的阻值變化，再通過測量電橋轉換成電壓信號送至顯示儀表指示或記錄被測溫度就可以測量出溫度。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關系式表示，
2、即 Rt=Rt0[1+α(t-t0)]式中，Rt為溫度t時的阻值;Rt0為溫度t0(通常t0=0℃)時對應電阻值;α為溫度系數(shù)。1.2熱電阻元件的材料從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導體都有這個性質，但并不是都能用作測溫熱電阻，作為熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大（在同樣靈敏度下減小傳感器的尺寸）、在使用的溫度范圍內具有穩(wěn)定的化學物理性能、材料的復制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關系（最好呈線性關系）。目前應用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅：鉑電阻精度高，適用于中性和氧化性介質，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫
3、度越高電阻變化率越??；銅電阻在測溫范圍內電阻值和溫度呈線性關系，溫度線數(shù)大，適用于無腐蝕介質，超過150℃易被氧化。1.3熱電阻元件的特點熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。2熱電阻的分類2.1按熱電阻元件的材料分類目前應用最多的是鉑熱電阻和銅熱電阻，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。其中最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等幾種，它們的分度號分別為Pt10、Pt100、Pt1000；銅電阻有R0=50Ω和R0=100Ω兩種，它們的分度號為Cu50和Cu100。其中Pt
4、100和Cu50的應用最為廣泛。2.2按熱電阻元件的結構特點分類1）普通型熱電阻：通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成，具有測量精度高，性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。實際運用中以Pt100鉑熱電阻運用最為廣泛。2）鎧裝熱電阻：由感溫元件、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體，它有下列優(yōu)點：體形細長，熱響應時間快，抗振動，使用壽命長等優(yōu)點。3））隔爆型熱電阻：隔爆型熱電阻通過特殊結構的接線盒，把接線盒內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內，生產現(xiàn)場不會引起爆炸。4）端面熱電阻：端面熱電阻感溫元件由特殊處理的
5、電阻絲纏繞制成，緊貼在溫度計端面。它和一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度，適用于測量表面溫度。3熱電阻的結構形式如圖1所示熱電阻一般由測溫元件（電阻體或電阻絲）、保護管和接線盒三部分組成。圖1 熱電阻結構圖3熱電阻測溫系統(tǒng)的組成及連接方式4.1熱電阻測溫系統(tǒng)的組成熱電阻測溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導線和顯示儀表等組成。4.2熱電阻測溫系統(tǒng)的連接方式目前熱電阻的引線主要有三種方式1）二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導線來引出電阻信號的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導線必然存在引線電阻r，r大小和導線的材質和長
6、度的因素有關，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合 2）三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常和電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的引線電阻。3）四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。4.3熱電阻測溫系統(tǒng)如何減少線路電阻的影響熱電阻測溫系統(tǒng)采用三線制可以減少或消除連接導線電阻
7、引起的測量誤差。這是因為測量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個橋臂電阻，其連接導線(從熱電阻到中控室)也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。采用三線制，將導線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及和其相鄰的橋臂上，消除了導線線路電阻帶來的測量誤差。4熱電阻的主要技術性能材料鉑銅使用溫度范圍/℃200-960-50-150電阻率0.0981-0.1060.017溫度系數(shù)0.003850.00428化學穩(wěn)定性在氧化介質中穩(wěn)定，不能再還原介質中使用。尤其在高溫環(huán)境下超過100℃
8、易氧化特性特性近于線性，性能穩(wěn)定，精度高線性較好，價格低廉，體積大應用使用較高溫度的測量，可作標準測溫裝置適用測量低溫、無水、無腐蝕性介質表1 熱電阻的主要技術性能
