耐火試驗用熱電偶的選取及常見故障分析

摘要:在建筑構(gòu)件的耐火試驗中，選取合適的熱電偶十分重要，可以通過升溫曲線來確定所需熱電偶的測溫范圍，通過精度要求確定熱電偶的溫度允差范圍，進(jìn)而確定熱電偶的種類和型號。只有選取合適的熱電偶，并在試驗過程中排除其出現(xiàn)的一些故障，我們才能夠得到完整、正確的數(shù)據(jù)。
1常用的熱電偶類型
　　按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16939.1《熱電偶第1部分:分度表》要求，我國將常用的標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的分為R、S、B、J、T、E、K、N等幾個類型，具體參數(shù)見表1。
 
　　按照用途不同，熱電偶還可以分為:普通熱電偶、鎧裝熱電偶、表面熱電偶和膜式熱電偶等。盡管熱電偶的類型不同，但是他們的基本機(jī)構(gòu)大致相同，一般由熱電極、絕緣管、保護(hù)管和接線盒等構(gòu)成。熱電極是測溫部件，熱電極的測量端應(yīng)焊接牢固，熱電極之間應(yīng)套耐高溫瓷管加以絕緣保護(hù)，以防止短路。保護(hù)管一般采用不銹鋼或瓷管等制成，套在熱電極外面，以免其受到外部環(huán)境的直接破壞。接線盒是用來連接熱電偶的補(bǔ)償端與顯示儀表的，接線盒一般用鋁合金制成，分為防濺式、防水式及插接式等結(jié)構(gòu)形式。
2耐火試驗熱電偶的選取
2.1升溫條件的要求
　　GB/T9978.1-2008《建筑構(gòu)件耐火試驗方法第1部分:通用要求》和GA/T714-2007《構(gòu)件用防火保護(hù)材料快速升溫耐火試驗方法》中規(guī)定了幾種常用的升溫曲線，即標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線(簡稱標(biāo)準(zhǔn)曲線)、電力耐火試驗升溫曲線(簡稱電力曲線)、隧道耐火試驗HC升溫曲線(簡稱HC曲線)、石油化工耐火試驗升溫曲線(簡稱石油化工曲線)和隧道耐火試驗RABT升溫曲線(簡稱RABT曲線),具體情況見圖1。
 
　　由圖可知熱電偶的工作范圍基本在0~1200℃。由表1可知復(fù)合要求的只有R、S、K、N四種類型符合要求，其中R型、s型屬于貴金屬熱電偶，盡管精度和靈敏度較高，但是貴金屬價格昂貴，較少使用。K型和N型熱電偶都具有較好的線性度、穩(wěn)定性和均勻性，抗氧化性能強(qiáng)、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，其中K型熱電偶技術(shù)最為成熟，使用也最為廣泛。因此GB/T9978.1-2008《建筑構(gòu)件耐火試驗方法第1部分:通用要求》選用了鎳鉻-鎳硅(K型)熱電偶作為試驗用熱電偶。
2.2精度分析
　　雖然鎳鉻-鎳硅(K型)熱電偶在工作范圍上能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的各種曲線的要求，但是在精度上是否能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求呢?我們可以具體分析一下。
國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2614《鎳鉻-鎳硅熱電偶絲》對鎳鉻-鎳硅熱電偶的電動勢及允差做了詳細(xì)的規(guī)定，通過換算我們可以得到其對應(yīng)的溫度允差范圍，具體見表2。
 
　　由表2可知熱電偶的工作范圍基本在0~1200℃的工作范圍內(nèi)，鎳鉻-鎳硅(K型)熱電偶的工作溫度誤差在土2.5℃到+8.1℃之間，完全滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9978.1-2008對熱電偶精度±15℃的要求。
3熱電偶常見的故障分析及處理辦法
3.1沒有示值
　　顯示儀表沒有示值，可能是熱電偶內(nèi)部熱電極斷路，也可能是內(nèi)部熱電極為同名熱電極(即兩個熱電極采用同種材料制作)，這時我們需要更換新的熱電偶。
3.2示值偏低
　　示值偏低的可能性有很多，可能原因及處理辦法，具體見表3.
 
3.3示值偏高
　　示值偏高的原因可能是熱電偶種類與顯示儀表或補(bǔ)償導(dǎo)線不匹配造成的，這時需要更換補(bǔ)償導(dǎo)線或顯示儀表，使三者的型號相符合;也可能是有直流信號干擾或電極與接線柱接觸不良，這時需要排出直流干擾源或緊固接線柱與電極。
3.4示值不穩(wěn)
　　示值不穩(wěn)的可能性也很多，可能的原因及處理方法，具體見表4。.
 
4總結(jié)
　　在進(jìn)行建筑構(gòu)件的耐火試驗熱電偶的選取時，我們要根據(jù)試驗的溫度區(qū)間及溫度控制的精度要求以及試驗本身的具體特點(diǎn)選擇合適的熱電偶。如果試驗過程中，顯示儀表或采集裝置出現(xiàn)沒有示值、示值偏低、示值偏低或示值不穩(wěn)等情況，我們要檢查顯示儀表、熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線三者型號是否匹配，或它們中的某個部件是否存在故障，以及相互的連接點(diǎn)是否出現(xiàn)問題等情況，逐一排查，保證我們得到的結(jié)果完整、正確。