影響K型熱電偶的老化和漂移的因素

     在連接高溫下，K型熱電偶變得不太準確。老化是一種導致溫度讀數高于準確度的現象，而漂移導致讀數低于準確度。雖然所有K型熱電偶都經歷老化和漂移，但*實踐可以將風險降至*低并延長熱電偶壽命。
      上海儀表三廠的熱電偶可靠，耐用且廉價的K型熱電偶通常用于許多行業。標準礦物絕緣（MI）K型熱電偶有三種金屬，所有這些金屬都會影響其老化和漂移。

      在這種熱電偶的類型，正導體由鎳鉻的?（鎳和鉻合金）和負導體由鎳鋁合金的?（鎳，錳，硅和鋁的合金）。所涉及的第三種金屬是保護套，其通常由不銹鋼或類似合金，鎳合金或鈍化鎳合金制成。
      當談論熱電偶輸出隨溫度和運動的響應隨時間變得不那么準確時，老化和  漂移經常互換使用。就本文而言，K型熱電偶的老化是在600°F（316°C）和1200°F（649°C）之間發生的現象。老化將導致傳感器的溫度讀數略微增加。此外，就本文而言，K型熱電偶的漂移是在1,200°F（649°C）以上發生的現象，并且可能導致溫度讀數顯著降低。
      以下信息基于行業調查結果以及WIKA USA正在進行的研究和開發。
K型熱電偶的老化和短程有序

      在居里溫度以下，即使沒有磁場，相鄰的磁自旋也會在鐵磁體中對齊。
      短程有序（SRO）是一種物質狀態，其中原子經常在短距離內可預測地排列。對于鐵磁和反鐵磁金屬，SRO指的是電子自旋從對齊狀態（所有指向磁北）到稍微隨機取向的無序化。這種冶金特性影響K型熱電偶，無論電線尺寸如何，熱電偶制造商電線或成品MIMS（礦物絕緣金屬護套）電纜的制造商，通常稱為金屬護套TI。

      在居里溫度以上，除非施加磁場，否則磁自旋是隨機排列的。
      老化的特征是金屬結構的磁性無序，其可以引起熱電偶的溫度讀數的小的變化。導體中的鎳是磁性的。隨著鎳達到其居里溫度[i]為  669°F（354°C），其磁性開始變化并減弱，這會影響不同金屬連接處產生的電壓差。
      短程訂購發生在600-900°F（316-482°C）的溫度范圍內。它也可以在較小程度上在900-1,200°F（482-649℃）的范圍內發生。這種偏移可以通過大約1,600-1,650°F（871- 899°C）的退火步驟來校正，但這又是一個因素，因為這是K型線合金的特征。隨著導致SRO的多個事件，偏移量減少，并且正常的*溫度偏差通常為+ 5°F至+ 6°F。
      下面是具有退火護套的K型熱電偶的溫度讀數的預期變化的典型進展的示例。
      啟動條件：熱電偶的溫度讀數是正常的，通過比較（在溫控浴中）與高精度參考探頭進行驗證。溫度讀數為700°F（371.1°C）。
      該熱電偶可以在700°F的溫度下投入使用，也可以在700°F的溫度下放回同一個校準槽中。由于短程有序，新的溫度讀數為702°F（372.2°C），增加2°F。
      這種熱電偶經歷磁性降低并且老化。當它重新投入使用（精確到700°F）或放回同一校準槽時，新的溫度讀數為703.5°F（373°C），增加1.5°F。
      重復步驟3。新的溫度讀數為704.5°F（373.6°C），增加1°F。
      重復步驟4。新的溫度讀數為705°F（373.9°C），增加0.5°F。在此之后，溫度讀數的任何變化都非常小。在1200°F（649°C）以上，溫度讀數的變化將慢慢“校正”到原始校準。
      其他類型的熱電偶也經歷SRO，因此溫度輸出向上移動。例如，在J型熱電偶中，一根導線是鐵，當其接近其居里溫度1,418°F（770°C）時開始老化。
什么是熱電偶漂移？
      漂移通常是熱電偶溫度讀數的向下移動，并且可能是幾種不同現象的結果。漂移將繼續降低溫度讀數，甚至可能導致熱電偶故障。通常，這種故障發生在偏離原始溫度25°F或之前或之前。
漂移中涉及的冶金現象可以區分為：
      表面改性：與熱電元件和熱電元件周圍環境之間的相互作用引起的熱電元件的變化有關。
      批量修改：與熱電元件的體積變化有關。
表面修改可以顯示為：
      氧化（裸線配置）
      從熱電元件中消耗元素（裸線/ MIMS配置）
      環境污染（裸線/ MIMS配置）
      與絕緣體的相互作用（MIMS配置）
      與護套相互作用（MIMS配置）
在批量修改中，可以觀察到以下現象：
      相變
      糧食增長
      殘余應變和位錯湮滅
      再結晶
      上海自動化儀表三廠熱電偶系統，尤其是放置在燃燒加熱器中的熱電偶系統，可以同時經歷老化和漂移。然而，很難甚至不可能預測作為其正常操作的一部分經歷溫度梯度的熱電偶系統的實際影響。
如何*小化K型熱電偶的老化和漂移
      在許多燃燒加熱器中，管狀溫度低于1200°F（649°C） - 老化區 - 而煙氣溫度遠高于2,000°F（1,093°C），即漂移區。老化是可預測的，而漂移不太可預測，更具破壞性，并導致系統故障。
以下是關于管狀熱電偶（TSTC）加熱器的一些*實踐：
      *限度地減少熱電偶上的輻射/對流熱量。換句話說，嘗試在管的*冷部分運行熱電偶。對于雙擊設計，這可能是一半而不是一側或另一側。
      平衡的屏蔽設計有助于將輻射/對流熱量轉換為傳導熱量。
      保持盡可能多的TSTC與管緊密接觸。這是非常重要的，因為管子變成了散熱器。必須使用足夠數量的夾子以防止間隙。任何間隙都會使管道更接近煙氣溫度，這將使熱電偶進入漂移區并*終損壞傳感器。
      *小化或消除任何管外布線。*的是沿著管子將TSTC運行到與管子對齊的出口，而不是從管子延伸到垂直于管子的壁出口。諸如Kaowool之類的陶瓷纖維的包裹物是防止與灰相關的助焊劑問題的良好屏障，但是包裹物不能保持熱電偶冷卻并且不會使傳感器遠離漂移區域，其中存在長的管外跳躍。
      活塞式出口優于膨脹線圈。彎曲增加了漂移的可能性，活塞式出口可以*小化或消除這種風險。對于像焦化器這樣的高運動爐來說，盡可能使用活塞式出口尤為重要。
      如果無法使用活塞式出口，請使用小型膨脹線圈進行補償。 由于額外的材料起到吸收熱量的更大表面積的作用，因此*限度地減小線圈的尺寸并在遮蔽輻射/對流熱的區域中隱藏盡可能多的材料是很重要的。 三個或四個小線圈通常優于一個大環。
      選擇護套材料時，請使用溫度作為標準。 如果使用具有長管跳躍的次優路由，則在使用管溫度進行該測定時要小心。升級到I600或Pyrocil D護套有助于*小化，但不能消除漂移并導致更長的熱電偶壽命。