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K型熱電偶替代S型的熱電偶測(cè)溫
點(diǎn)擊次數(shù)：3322 發(fā)布時(shí)間：2011-6-28
s分度號(hào)的鉑銠10-鉑熱電偶俗稱單鉑銠熱電偶或s型熱電偶，是由一種比黃金還貴的貴金屬制造，當(dāng)時(shí)一根1.65m長(zhǎng)的s型熱電偶價(jià)格約1800元，四個(gè)測(cè)溫點(diǎn)年消耗量約30多支，總價(jià)值六萬(wàn)余元；*使用的溫度為0～1400℃范圍，短期1600℃。它的性能可靠、使用壽命長(zhǎng)，特點(diǎn)是抗氧化性能強(qiáng)，宜在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用。在所有熱電偶中s型熱電偶度等級(jí)zui高，通常用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶；熱電偶偶絲直徑國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為Ф0.5mm，低于標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶貴金屬重量和使用壽命將成倍減小。
k分度號(hào)鎳鉻-鎳硅熱電偶俗稱k型熱電偶，其價(jià)格在當(dāng)時(shí)只有s型熱電偶的1/5，*使用溫度-200～1300℃，短期1400℃。其性能可靠、使用壽命長(zhǎng)，特點(diǎn)是抗氧化性能強(qiáng)，宜在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用，具有線性度好，熱電動(dòng)勢(shì)較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性較好。在所有熱電偶中k型熱電偶使用zui廣泛，k型熱電偶的精度等級(jí)分I級(jí)和II級(jí)；一般選取I級(jí)的要加價(jià)，需協(xié)議訂貨；它是目前用量zui大的廉金屬熱電偶，其用量為其他熱電偶的總和；k型熱電偶一般采用Ф2.5mm偶絲進(jìn)行裝配，也有偶材直徑Ф3.2mm的，偶絲直徑高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（Ф2.0mm），產(chǎn)品的使用壽命明顯增加。
應(yīng)用于s型熱電偶所用的Ф25mm雙層管保護(hù)套管材料是雙層高鋁或剛玉陶瓷；剛玉是一種適用溫度0～1600℃、耐高溫、耐腐蝕的陶瓷管。缺點(diǎn)：易碎；高鋁0～1800℃、耐高溫、耐腐蝕陶瓷管。缺點(diǎn)：易碎。
按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的k型熱電偶zui常用的金屬保護(hù)管材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti，即不銹鋼管材質(zhì)保護(hù)管，管壁厚不低于2mm；k型熱電偶偶材直徑Ф3.2mm，所用金屬保護(hù)管直徑Ф20mm；熱電偶測(cè)端全部采用自動(dòng)氬弧焊焊接設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)焊接，焊縫光滑、牢固、無(wú)砂眼，能有效延長(zhǎng)傳感器使用壽命。k型熱電偶使用不同保護(hù)管時(shí)的使用溫度如下表：
使用不同保護(hù)管時(shí)的使用溫度說(shuō)明
1Cr18Ni9Ti
0～1000℃
zui常用的熱電偶保護(hù)管
剛玉
0～1300℃
耐高溫、耐腐蝕陶瓷管。缺點(diǎn)：易碎
高鋁
0～1300℃
耐高溫、耐腐蝕陶瓷管。缺點(diǎn)：易碎
-1400℃以下可用K型熱電偶代替S型的熱電偶測(cè)溫_ldjaw_新浪博客
316L
0～1000℃
耐腐蝕優(yōu)于1Cr18Ni9Ti的金屬護(hù)管
904L
0～1000℃
能抗化工生產(chǎn)過(guò)程的絕大多數(shù)強(qiáng)腐蝕的金屬護(hù)管
接線盒一般為不銹鋼接線盒，形式分防水和隔爆式兩種。
與k型熱電偶連接的補(bǔ)償電纜，可選用具有耐高溫、低溫、耐酸、耐堿、耐油、耐磨、耐老化、防水且不延燃等特點(diǎn)的屏蔽結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的抗干擾性能和低電容、電感性能的延長(zhǎng)型精密級(jí)耐熱用補(bǔ)償導(dǎo)線——KCB鎳鉻-鎳硅熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線；它的電絕緣性能優(yōu)良，具有線對(duì)屏蔽和總屏蔽的電纜能有效地防止外界干擾，提高測(cè)量精度；KCB導(dǎo)體為多股合金絲線組合而成，正極為銅，負(fù)極為鍍鎳銅，正極為紅色，負(fù)極為藍(lán)色。PVC絕緣，絕緣層正極為紅色，負(fù)極為藍(lán)色。PVC護(hù)套。
經(jīng)收集查閱上述有關(guān)資料，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，我對(duì)我廠兩座混鐵爐爐膛溫度測(cè)量用的熱電偶重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)選型：
1．熱電偶偶絲采用k分度號(hào)鎳鉻-鎳硅的k型熱電偶，精度等級(jí)Ⅱ級(jí)。根據(jù)偶絲直徑高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（Ф2.0mm），產(chǎn)品的使用壽命明顯增加的原則，我選用了偶材直徑Ф3.2mm的；
2．熱電偶的保護(hù)套管選用s型熱電偶所用的適用溫度0～1600℃、耐高溫、耐腐蝕的Ф25mm雙層管材料，雙層高鋁或剛玉陶瓷管；
3．接線盒選用一般的防水式不銹鋼接線盒；
4．補(bǔ)償電纜選用具有耐高溫、耐老化、防水且不延燃等特點(diǎn)的屏蔽結(jié)構(gòu)的耐熱用KCB鎳鉻-鎳硅熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線；
5．對(duì)二次儀表也重新進(jìn)行了選型，選用了測(cè)溫范圍1000～1400℃，精度等級(jí)0.5，能通過(guò)手動(dòng)轉(zhuǎn)換分別接收s型熱電偶和k型熱電偶信號(hào)的無(wú)紙記錄儀。
通過(guò)上述改型后，經(jīng)多年的實(shí)用證明k型的鎳鉻-鎳硅熱電偶WRNT-130完滿足混鐵爐正常使用（混鐵爐爐膛溫度通常達(dá)1300℃）時(shí)的工藝要求（烘爐時(shí)zui高溫度達(dá)1500℃，故不使用），從而取得了年節(jié)約生產(chǎn)成本5萬(wàn)多元的經(jīng)濟(jì)效果；由于所采用的熱電偶是廉金屬，自然也就不存在回收的管理問(wèn)題，起到了一勞永逸的作用，這在當(dāng)時(shí)曾引起公司*的重視，為此還給予我公司小改小革成果獎(jiǎng)。
如今，隨著黃金的增值，能廣泛應(yīng)用于工業(yè)的s型熱電偶所用的原材料——鉑現(xiàn)階段單價(jià)高達(dá)610多元/克，廢的鉑銠10-鉑偶絲回收價(jià)格也漲到420多元/克；筆者十年前的一個(gè)小項(xiàng)目，用k型熱電偶替代s型熱電偶使用，現(xiàn)階段的k型熱電偶價(jià)格僅只有s型熱電偶的1/10，為此累積下來(lái)為公司節(jié)約的生產(chǎn)成本該達(dá)到幾十萬(wàn)元了吧！且還省去了管理流程復(fù)雜的鉑銠10-鉑偶絲的回收。
現(xiàn)如今，我廠現(xiàn)任*安排我管理自動(dòng)化程度更高的熱軋薄板線的儀器儀表，在我所管轄的熱軋線有兩座薄板均熱爐，均熱爐的爐膛通常溫度達(dá)1100℃，zui高溫度也不過(guò)1300℃，現(xiàn)測(cè)溫高溫區(qū)均采用s型熱電偶，型號(hào)WRPG-1340TsL=457mm（額定測(cè)溫范圍0-1300℃，Ⅱ級(jí)），總計(jì)安裝點(diǎn)76個(gè)，由于該型號(hào)熱電偶采購(gòu)成本高（現(xiàn)階段單價(jià)3300元，且只能購(gòu)買到偶絲直徑低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的，只限于Ф0.45mm，使用壽命成倍減?。?，其年消耗量約30支左右，總價(jià)值十多萬(wàn)元；低溫區(qū)則采用k型熱電偶。均熱爐高溫區(qū)與混鐵爐爐膛的工藝環(huán)境極為相似，均熱爐高溫區(qū)沒有鐵水的噴濺其環(huán)境要優(yōu)于混鐵爐爐膛。于是，我根據(jù)過(guò)去成功應(yīng)用k型熱電偶測(cè)量混鐵爐爐膛溫度的經(jīng)驗(yàn)，作出《薄板熱軋均熱爐測(cè)溫改造方案》，擬采用Ⅰ級(jí)k型熱電偶（目前單價(jià)470多元，且還能買到偶絲直徑Ф3.2mm，使用壽命與s型熱電偶相當(dāng)）來(lái)替代現(xiàn)用的s型熱電偶，用具有高溫剛玉管雙重保護(hù)套管的鎧裝k型熱電偶、補(bǔ)償電纜選用具有耐高溫、耐老化、防水且不延燃等特點(diǎn)的屏蔽結(jié)構(gòu)的耐熱用KCB鎳鉻-鎳硅熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線和用于接收k型熱電偶熱電勢(shì)信號(hào)的PLC模塊進(jìn)行薄板均熱爐溫度的測(cè)量。為確保替換的簡(jiǎn)便，可以按現(xiàn)用s型熱電偶蕊的尺寸制作該k型熱電偶蕊，這樣可直接安裝，原來(lái)的保護(hù)套管還可以利用一部分，偶蕊安裝完成后再進(jìn)行補(bǔ)償導(dǎo)線和PLC模塊的更換、PLC程序的修改。達(dá)到既能滿足工藝要求，又能節(jié)約生產(chǎn)成本的作用。
k分度號(hào)鎳鉻-鎳硅熱電偶俗稱k型熱電偶，其價(jià)格在當(dāng)時(shí)只有s型熱電偶的1/5，*使用溫度-200～1300℃，短期1400℃。其性能可靠、使用壽命長(zhǎng)，特點(diǎn)是抗氧化性能強(qiáng)，宜在氧化性、惰性氣氛中連續(xù)使用，具有線性度好，熱電動(dòng)勢(shì)較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性較好。在所有熱電偶中k型熱電偶使用zui廣泛，k型熱電偶的精度等級(jí)分I級(jí)和II級(jí)；一般選取I級(jí)的要加價(jià)，需協(xié)議訂貨；它是目前用量zui大的廉金屬熱電偶，其用量為其他熱電偶的總和；k型熱電偶一般采用Ф2.5mm偶絲進(jìn)行裝配，也有偶材直徑Ф3.2mm的，偶絲直徑高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（Ф2.0mm），產(chǎn)品的使用壽命明顯增加。
應(yīng)用于s型熱電偶所用的Ф25mm雙層管保護(hù)套管材料是雙層高鋁或剛玉陶瓷；剛玉是一種適用溫度0～1600℃、耐高溫、耐腐蝕的陶瓷管。缺點(diǎn)：易碎；高鋁0～1800℃、耐高溫、耐腐蝕陶瓷管。缺點(diǎn)：易碎。
按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的k型熱電偶zui常用的金屬保護(hù)管材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti，即不銹鋼管材質(zhì)保護(hù)管，管壁厚不低于2mm；k型熱電偶偶材直徑Ф3.2mm，所用金屬保護(hù)管直徑Ф20mm；熱電偶測(cè)端全部采用自動(dòng)氬弧焊焊接設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)焊接，焊縫光滑、牢固、無(wú)砂眼，能有效延長(zhǎng)傳感器使用壽命。k型熱電偶使用不同保護(hù)管時(shí)的使用溫度如下表：
使用不同保護(hù)管時(shí)的使用溫度說(shuō)明
1Cr18Ni9Ti
0～1000℃
zui常用的熱電偶保護(hù)管
剛玉
0～1300℃
耐高溫、耐腐蝕陶瓷管。缺點(diǎn)：易碎
高鋁
0～1300℃
耐高溫、耐腐蝕陶瓷管。缺點(diǎn)：易碎
-1400℃以下可用K型熱電偶代替S型的熱電偶測(cè)溫_ldjaw_新浪博客
316L
0～1000℃
耐腐蝕優(yōu)于1Cr18Ni9Ti的金屬護(hù)管
904L
0～1000℃
能抗化工生產(chǎn)過(guò)程的絕大多數(shù)強(qiáng)腐蝕的金屬護(hù)管
接線盒一般為不銹鋼接線盒，形式分防水和隔爆式兩種。
與k型熱電偶連接的補(bǔ)償電纜，可選用具有耐高溫、低溫、耐酸、耐堿、耐油、耐磨、耐老化、防水且不延燃等特點(diǎn)的屏蔽結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的抗干擾性能和低電容、電感性能的延長(zhǎng)型精密級(jí)耐熱用補(bǔ)償導(dǎo)線——KCB鎳鉻-鎳硅熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線；它的電絕緣性能優(yōu)良，具有線對(duì)屏蔽和總屏蔽的電纜能有效地防止外界干擾，提高測(cè)量精度；KCB導(dǎo)體為多股合金絲線組合而成，正極為銅，負(fù)極為鍍鎳銅，正極為紅色，負(fù)極為藍(lán)色。PVC絕緣，絕緣層正極為紅色，負(fù)極為藍(lán)色。PVC護(hù)套。
經(jīng)收集查閱上述有關(guān)資料，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，我對(duì)我廠兩座混鐵爐爐膛溫度測(cè)量用的熱電偶重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)選型：
1．熱電偶偶絲采用k分度號(hào)鎳鉻-鎳硅的k型熱電偶，精度等級(jí)Ⅱ級(jí)。根據(jù)偶絲直徑高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（Ф2.0mm），產(chǎn)品的使用壽命明顯增加的原則，我選用了偶材直徑Ф3.2mm的；
2．熱電偶的保護(hù)套管選用s型熱電偶所用的適用溫度0～1600℃、耐高溫、耐腐蝕的Ф25mm雙層管材料，雙層高鋁或剛玉陶瓷管；
3．接線盒選用一般的防水式不銹鋼接線盒；
4．補(bǔ)償電纜選用具有耐高溫、耐老化、防水且不延燃等特點(diǎn)的屏蔽結(jié)構(gòu)的耐熱用KCB鎳鉻-鎳硅熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線；
5．對(duì)二次儀表也重新進(jìn)行了選型，選用了測(cè)溫范圍1000～1400℃，精度等級(jí)0.5，能通過(guò)手動(dòng)轉(zhuǎn)換分別接收s型熱電偶和k型熱電偶信號(hào)的無(wú)紙記錄儀。
通過(guò)上述改型后，經(jīng)多年的實(shí)用證明k型的鎳鉻-鎳硅熱電偶WRNT-130完滿足混鐵爐正常使用（混鐵爐爐膛溫度通常達(dá)1300℃）時(shí)的工藝要求（烘爐時(shí)zui高溫度達(dá)1500℃，故不使用），從而取得了年節(jié)約生產(chǎn)成本5萬(wàn)多元的經(jīng)濟(jì)效果；由于所采用的熱電偶是廉金屬，自然也就不存在回收的管理問(wèn)題，起到了一勞永逸的作用，這在當(dāng)時(shí)曾引起公司*的重視，為此還給予我公司小改小革成果獎(jiǎng)。
如今，隨著黃金的增值，能廣泛應(yīng)用于工業(yè)的s型熱電偶所用的原材料——鉑現(xiàn)階段單價(jià)高達(dá)610多元/克，廢的鉑銠10-鉑偶絲回收價(jià)格也漲到420多元/克；筆者十年前的一個(gè)小項(xiàng)目，用k型熱電偶替代s型熱電偶使用，現(xiàn)階段的k型熱電偶價(jià)格僅只有s型熱電偶的1/10，為此累積下來(lái)為公司節(jié)約的生產(chǎn)成本該達(dá)到幾十萬(wàn)元了吧！且還省去了管理流程復(fù)雜的鉑銠10-鉑偶絲的回收。
現(xiàn)如今，我廠現(xiàn)任*安排我管理自動(dòng)化程度更高的熱軋薄板線的儀器儀表，在我所管轄的熱軋線有兩座薄板均熱爐，均熱爐的爐膛通常溫度達(dá)1100℃，zui高溫度也不過(guò)1300℃，現(xiàn)測(cè)溫高溫區(qū)均采用s型熱電偶，型號(hào)WRPG-1340TsL=457mm（額定測(cè)溫范圍0-1300℃，Ⅱ級(jí)），總計(jì)安裝點(diǎn)76個(gè)，由于該型號(hào)熱電偶采購(gòu)成本高（現(xiàn)階段單價(jià)3300元，且只能購(gòu)買到偶絲直徑低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的，只限于Ф0.45mm，使用壽命成倍減?。?，其年消耗量約30支左右，總價(jià)值十多萬(wàn)元；低溫區(qū)則采用k型熱電偶。均熱爐高溫區(qū)與混鐵爐爐膛的工藝環(huán)境極為相似，均熱爐高溫區(qū)沒有鐵水的噴濺其環(huán)境要優(yōu)于混鐵爐爐膛。于是，我根據(jù)過(guò)去成功應(yīng)用k型熱電偶測(cè)量混鐵爐爐膛溫度的經(jīng)驗(yàn)，作出《薄板熱軋均熱爐測(cè)溫改造方案》，擬采用Ⅰ級(jí)k型熱電偶（目前單價(jià)470多元，且還能買到偶絲直徑Ф3.2mm，使用壽命與s型熱電偶相當(dāng)）來(lái)替代現(xiàn)用的s型熱電偶，用具有高溫剛玉管雙重保護(hù)套管的鎧裝k型熱電偶、補(bǔ)償電纜選用具有耐高溫、耐老化、防水且不延燃等特點(diǎn)的屏蔽結(jié)構(gòu)的耐熱用KCB鎳鉻-鎳硅熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線和用于接收k型熱電偶熱電勢(shì)信號(hào)的PLC模塊進(jìn)行薄板均熱爐溫度的測(cè)量。為確保替換的簡(jiǎn)便，可以按現(xiàn)用s型熱電偶蕊的尺寸制作該k型熱電偶蕊，這樣可直接安裝，原來(lái)的保護(hù)套管還可以利用一部分，偶蕊安裝完成后再進(jìn)行補(bǔ)償導(dǎo)線和PLC模塊的更換、PLC程序的修改。達(dá)到既能滿足工藝要求，又能節(jié)約生產(chǎn)成本的作用。