超臨界電站用熱電偶

超臨界電站用熱電偶

熱電偶是一種感溫元件,是一次儀表。 常用熱電偶材料熱電偶分度號 熱電偶KE

簡介

中文名稱:超臨界電站用熱電偶
英文名稱:Supercritical power station with thermocouples

超臨界電站用熱電偶

臨界壓力機組技術是當今世界上一項既成熟又在發展中的火電技術,採用提高蒸汽的壓力、溫度和採用中間再熱技術來提高發電效率,主蒸汽溫度可達610℃、壓力達到40Mpa的水平,機組最大容量已達1.3GW,其效率較亞臨界機組有幅度提高,具有節能和環保雙重效益。

熱電偶

熱電偶是一種感溫元件,是一次儀表。它直接測量溫度,並把溫度信號轉換成熱電動勢信號, 通過電氣儀表(二次儀表)轉換成被測介質的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質導體組成閉合迴路,當兩端存在溫度梯度時,迴路中就會有電流通過,此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢,這就是所謂的塞貝克效應。兩種不同成份的均質導體為熱電極,溫度較高的一端為工作端,溫度較低的一端為自由端,自由端通常處於某個恆定的溫度下。根據熱電動勢與溫度的函式關係, 製成熱電偶分度表; 分度表是自由端溫度在0℃時的條件下得到的,不同的熱電偶具有不同的分度表。
在熱電偶迴路中接入第三種金屬材料時,只要該材料兩個接點的溫度相同,熱電偶所產生的熱電勢將保持不變,即不受第三種金屬接入迴路中的影響。因此,在熱電偶測溫時,可接入測量儀表, 測得熱電動勢後,即可知道被測介質的溫度。

工作原理

兩種不同成份的導體(稱為熱電偶絲材或熱電極)兩端接合成迴路,

當接合點的溫度不同時,在迴路中就會產生電動勢,這種現象稱為熱電效應,而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的,其中,直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端(也稱為測量端),另一端叫做冷端(也稱為補償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連線,顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。
熱電偶實際上是一種能量轉換器,它將熱能轉換為電能,用所產生的熱電勢測量溫度,對於熱電偶的熱電勢,應注意如下幾個問題:
1:熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫[2]度函式的差,而不是熱電偶冷端與工作端,兩端溫度差的函式;
2 :熱電偶所產生的熱電勢的大小,當熱電偶的材料是均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關,只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關;
3:當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定後,熱電偶熱電勢的大小,只與熱電偶的溫度差有關;若熱電偶冷端的溫度保持一定,這進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函式。將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來,構成一個閉合迴路,如圖所示。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產生電動勢,因而在迴路中形成一個大小的電流,這種現象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。種類及結構

(1)熱電偶的種類
常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所調用標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關係、允許誤差、並有統一的標準分度表的熱電偶,它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用範圍或數量級上均不及標準化熱電偶,一般也沒有統一的分度表,主要用於某些特殊場合的測量。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產,並指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。
(2)熱電偶的結構形式為了保證熱電偶可靠、穩定地工作,對它的結構要求如下:
①組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固;
②兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣,以防短路;
③補償導線與熱電偶自由端的連線要方便可靠;
④保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。

常用熱電偶材料

熱電偶分度號 熱電極材料
正極 負極
S 鉑銠10 純鉑
R 鉑銠13 純鉑
B 鉑銠30 鉑銠6
K 鎳鉻 鎳矽
T 純銅 銅鎳
J 鐵 銅鎳
N 鎳鉻矽 鎳矽
E 鎳鉻 銅鎳
熱電偶的種類:裝配熱電偶,鎧裝熱電偶,端面熱電偶,壓簧固定熱電偶高溫熱電偶鉑銠熱電偶,防腐熱電偶,耐磨熱電偶,高壓熱電偶,特殊熱電偶,手持式熱電偶,微型熱電偶貴金屬熱電偶 ,快速熱電偶 ,鎢錸熱電偶 等等。

熱電偶的基本定律

1,均質導體定律
由同一種均質材料(導體或半導體)兩端焊接組成閉合迴路,無論導體截面如何以及溫度如何分布,將不產生接觸電勢,溫差電勢相抵消,迴路中總電勢為零。 可見,熱電偶必須由兩種不同的均質導體或半導體構成。若熱電極材料不均勻,由於溫度梯存在,將會產生附加熱電勢。 2,中間導體定律
在熱電偶迴路中接入中間導體(第三導體),只要中間導體兩端溫度相同,中間導體的引入對熱電偶迴路總電勢沒有影響,這就是中間導體定律。 套用:依據中間導體定律,在熱電偶實際測溫套用中,常採用熱端焊接、冷端開路的形式,冷端經連線導線與顯示儀表連線構成測溫系統。 有人擔心用銅導線連線熱電偶冷端到儀表讀取mV值,在導線與熱電偶連線處產生的接觸電勢會使測量產生附加誤差。根據這個定律,是沒有這個誤差的!
3,中間溫度定律
熱電偶迴路兩接點(溫度為T、T0)間的熱電勢,等於熱電偶在溫度為T、Tn時的熱電勢與在溫度為Tn、T0時的熱電勢的代數和。Tn稱中間溫度。 套用:由於熱電偶E-T之間通常呈非線性關係,當冷端溫度不為0攝氏度時,不能利用已知迴路實際熱電勢E(t,t0)直接查表求取熱端溫度值;也不能利用已知迴路實際熱電勢E(t,t0)直接查表求取的溫度值,再加上冷端溫度確定熱端被測溫度值,需按中間溫度定律進行修正。初學者經常不按中間溫度定律來修正!
4,參考電極定律
這個定律是專業人士才研究、關注的,一般生產、使用環節的人士不太了解,簡單說明就是:用高純度鉑絲做標準電極,假設鎳鉻-鎳矽熱電偶的正負極分別和標準電極配對,他們的值相加是等於這支鎳鉻-鎳矽的值。

技術指標

名稱 分度號 測溫範圍 工作壓力 流速 保護管材料
單支
熱電偶
K 0-610℃ ≤40Mpa ≤100M/s 1cr18Ni9Ti
不鏽鋼
E
雙支
熱電偶
K
E

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