GB-T34035-2017熱電偶現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法

熱電偶現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法Fieldtestmethodsforthermocouples中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布I本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)工業(yè)過(guò)程測(cè)量控制和自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC124)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位：上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究院有限公司。國(guó)核自?xún)x系統(tǒng)工程有限公司、河北省計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)院、上海自動(dòng)化Ⅱ戶(hù)應(yīng)對(duì)熱電偶故障的潛在后果進(jìn)行權(quán)衡，以確定在熱電偶安裝前后及使用期間需進(jìn)行哪些試驗(yàn)。試驗(yàn)方法涵蓋一些確保熱電偶正確安裝的基本試驗(yàn)，以及一些作故障分析時(shí)必需的簡(jiǎn)單試驗(yàn)。而均勻性、電容量及回路電流階躍響應(yīng)等熱電偶試驗(yàn)，由于需要配備復(fù)雜設(shè)備及作繁復(fù)分析，在本標(biāo)準(zhǔn)中正常生產(chǎn)的熱電偶的故障原因，通常是安裝錯(cuò)誤以及在使用期間進(jìn)行了規(guī)定范圍外的操作。這些故障狀態(tài)的大部分最常見(jiàn)形式，可通過(guò)采用本標(biāo)準(zhǔn)給出的試驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)熱電偶整機(jī)首次安裝在工作環(huán)境中時(shí)應(yīng)進(jìn)行本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)。但這些試驗(yàn)并不保證熱電偶整機(jī)能準(zhǔn)確顯示溫度。要保證準(zhǔn)確性，需選擇合適的熱電偶及儀表，以及在測(cè)量溫度時(shí)選擇合適的測(cè)1熱電偶現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法試驗(yàn)的目的是確保熱電偶整機(jī)在貯存或安裝過(guò)程中沒(méi)有損壞，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與接線(xiàn)端子的連接極性正確，并為今后試驗(yàn)評(píng)估熱電偶整機(jī)使用后是否損壞提供參考數(shù)據(jù)。其中某些試驗(yàn)可能不適用于曾在高于推薦限值的溫度下工作的特定型號(hào)的熱電偶。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)，包括熱電偶整機(jī)安裝后測(cè)量下列變量的方法，并為確定熱電偶整機(jī)是否在工作——回路電阻： —絕緣電阻：2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T4989—2013熱電偶用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)GB/T25475—2010工業(yè)自動(dòng)化儀表術(shù)語(yǔ)溫度儀表GB/T30429—2013工業(yè)熱電偶3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T25475—2010界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。絕緣型：熱電偶與導(dǎo)電保護(hù)套構(gòu)件或電路參考接地端沒(méi)有電接觸的測(cè)量端。2一種快速連接插頭及插座，其內(nèi)部的電連接元件的溫度-電動(dòng)勢(shì)特性與所要連接的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)或熱電4試驗(yàn)綜述4.1回路電阻測(cè)量4.1.1熱電偶將電氣回路電阻與安裝前測(cè)得的電阻值相比較，以確保在安裝過(guò)程中熱電極沒(méi)有斷路或短路(例如4.1.2檢測(cè)回路本測(cè)量旨在確定熱電偶整機(jī)及補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的總回路電阻，以確保補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)沒(méi)有短路，連接牢固。補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接到熱電偶整機(jī)前應(yīng)確定其電阻。將絕緣型熱電偶整機(jī)安裝前后的室溫絕緣電阻值相比較，以確保在安裝過(guò)程中保護(hù)套管和防潮密4.2.2檢測(cè)回路本測(cè)量旨在確定延長(zhǎng)電路不會(huì)降低絕緣型熱電偶的電絕緣性。本測(cè)量旨在確定補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)接通良好，且導(dǎo)線(xiàn)與導(dǎo)線(xiàn)之間、導(dǎo)線(xiàn)與其他部件(包括地)之間沒(méi)有短路。接地型熱電偶應(yīng)進(jìn)行本試驗(yàn)。4.3熱電勢(shì)測(cè)量4.3.1熱電偶整機(jī)本測(cè)量(取決于測(cè)量端和接線(xiàn)板之間的溫度差)旨在確定熱電偶接線(xiàn)端子與熱電極的連接極性3本測(cè)量(取決于測(cè)量端和終端硬件之間的溫度差)旨在確定補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與熱電偶的連接極性正確。5儀器設(shè)備測(cè)量范圍5×10*Ω~1×1012Ω,測(cè)量試驗(yàn)電阻的最大允許誤差不超過(guò)士10.0%,試驗(yàn)電壓根據(jù)熱電熱源可采用小型丙烷燃燒器或者電熱槍等。所提交的熱電偶應(yīng)在安裝前通過(guò)GB/T30429—2013規(guī)定的試驗(yàn)確認(rèn)其回路電阻和常溫絕緣電阻所有被試熱電偶整機(jī)宜采用可追溯到安裝前測(cè)試和制造商生產(chǎn)流程的序列號(hào)或其他類(lèi)型的特殊標(biāo)本試驗(yàn)要求回路具有電連續(xù)性。連接時(shí)，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的顏色代碼及材料成分宜與熱電偶的型號(hào)相匹配。標(biāo)準(zhǔn)熱電偶型號(hào)的顏色代碼應(yīng)符合GB/T4989—2013的規(guī)定。7回路電阻測(cè)量7.1熱電偶回路電阻7.1.1斷開(kāi)熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)及測(cè)溫儀表的連接，在接插件的插腳或接線(xiàn)板處測(cè)量回路電阻。這種基路(例如在熱電偶接插件組件中),應(yīng)使用電阻分辨力不低于0.1Ω的歐姆表。由于熱電偶的熱電勢(shì)會(huì)梯度的環(huán)境下，測(cè)量端和參比端的溫度不同，則應(yīng)從歐姆表測(cè)得的電壓中加上或減去熱電偶的熱電勢(shì)。7.1.2要精確測(cè)量電阻，應(yīng)測(cè)得歐姆表的引線(xiàn)電阻。如果歐姆表的引線(xiàn)電阻與熱電偶回路電阻相比不可忽略(大于0.1%),應(yīng)在后面所有的熱電偶回路電阻測(cè)量中減去歐姆表引線(xiàn)電阻。4注：熱電偶安裝后所處的溫度往往不同于安裝前測(cè)量時(shí)的溫度。不同溫度下其回路電阻也不同，不視作熱電偶性能缺陷。7.1.3若多個(gè)相同型號(hào)的熱電偶安裝在相同地點(diǎn)和熱環(huán)境下，對(duì)比安裝前后這組熱電偶單位長(zhǎng)度的電阻。見(jiàn)7.1.2的注。如果某個(gè)熱電偶安裝前后單位長(zhǎng)度的電阻值與其他熱電偶相比差異過(guò)大(大于10%),則該熱電偶可能損壞。注：如果熱電偶整機(jī)在安裝后，回路電阻出現(xiàn)極大的變化(例如電阻顯示斷路或者接近零),則需進(jìn)行替換或維修。如果在安裝過(guò)程中，熱電偶接插件與外殼一起轉(zhuǎn)動(dòng)，則接插件處熱電極可能已損壞或7.1.4另一種確定高溫下熱電偶回路電阻的方法，是在接插件插腳處用一變阻器將熱電偶分流。使用可測(cè)量微伏級(jí)電壓的高阻抗電壓表測(cè)量接插件插腳之間開(kāi)環(huán)情況下的熱電偶熱電勢(shì)(見(jiàn)圖1)。測(cè)量端應(yīng)保持恒溫，測(cè)試過(guò)程中接插件插腳應(yīng)保持同樣的終端溫度。合上開(kāi)關(guān)，調(diào)整變阻器的電阻，直到測(cè)得的電壓為開(kāi)環(huán)熱電勢(shì)的1/2(此時(shí)變阻器的電阻與熱電偶回路電阻相同)。然后將變阻器從電路中取出，直接用歐姆表測(cè)量其電阻。此方法可避免7.1.1提及的關(guān)于熱電勢(shì)的復(fù)雜情況。電壓表熱電偶置于爐中變阻分流器圖1測(cè)量回路電阻的替代方法注：高溫(大于800℃)時(shí)，絕緣型熱電偶的絕緣電阻可能非常低，因此在熱電極之間或者熱電極與套管之間的分流現(xiàn)象會(huì)非常明顯。此時(shí)回路電阻測(cè)量和溫度測(cè)量都不能得到準(zhǔn)確的結(jié)果。高溫下絕緣型熱電偶的絕緣電阻測(cè)量應(yīng)在所有其他測(cè)量之前進(jìn)行(見(jiàn)8.3)。7.2檢測(cè)回路電阻補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與熱電偶整機(jī)相連，與溫度指示儀表斷開(kāi)。按照7.1.1的規(guī)定測(cè)量熱電偶整機(jī)和補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的總電阻，以確定補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)和熱電偶整機(jī)的電連續(xù)性。如需進(jìn)行精確測(cè)量，從總電阻中減去7.1.3或7.1.4中測(cè)得的熱電偶整機(jī)的電阻以得到補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的電阻。記錄補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的電阻作為參考數(shù)據(jù)。如果給定補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)單位長(zhǎng)度電阻值與同型號(hào)導(dǎo)線(xiàn)的單位長(zhǎng)度電阻值相差大于5%,則補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)可能損壞，應(yīng)進(jìn)行檢查。例如，接線(xiàn)板接頭松弛或被腐蝕會(huì)增加電路電阻，或?qū)е码娐窋嗦坊蚨搪罚贿@些情況都會(huì)導(dǎo)致溫度指示錯(cuò)誤。在操作過(guò)程中，如果溫度示值不穩(wěn)定或出現(xiàn)原因不明的突變，可能是熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)回路的問(wèn)題，也可能是溫度指示儀表出現(xiàn)問(wèn)題。如果并非儀表故障，可以更換熱電偶或補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)。故障分析時(shí)，可再次測(cè)量補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)及熱電偶整機(jī)的總回路電阻，并將其與參考數(shù)據(jù)作比較。如果兩者差距很大，則應(yīng)分別測(cè)量熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的回路電阻，以找出哪一部分發(fā)生了變化。需注意，疊加的直流電壓也會(huì)影響到指示溫度和電阻測(cè)量。8絕緣電阻測(cè)量8.1總則絕緣電阻試驗(yàn)僅適用于絕緣型熱電偶。對(duì)于接地型熱電偶整機(jī)，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的絕緣電阻應(yīng)在與熱電偶連接前測(cè)量。8.2安裝前的熱電偶整機(jī)按照GB/T30429—2013的試驗(yàn)方法，在室溫下測(cè)量接插件插腳、接線(xiàn)板或引線(xiàn)與管壁之間的絕緣5電阻。將測(cè)得的絕緣電阻與供應(yīng)商提交熱電偶時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)得到的絕緣電阻相比較。本試驗(yàn)旨在確認(rèn)防潮密封在貯存的過(guò)程中沒(méi)有損壞或損毀。記錄絕緣電阻的值作為后續(xù)試驗(yàn)的參考數(shù)據(jù)。接插件插腳或接線(xiàn)板處測(cè)量熱電偶整機(jī)安裝后的絕緣電阻。如有可能，測(cè)量熱電極與套管之間的電阻。否則，如果套管接地，應(yīng)測(cè)量熱電極與公共參考地之間的電阻。絕緣電阻比最初測(cè)量值降低2個(gè)數(shù)量級(jí)由于溫度關(guān)系，絕緣電阻也可能降低(見(jiàn)注)溫度分布下絕緣電阻的下降值。注：如果熱電偶在高溫(大于800℃)環(huán)境下，建議按照GB/T30429—2013的試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)量絕緣電阻，但測(cè)量電壓建議不大于10V。8.4.1補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接到熱電偶整機(jī)，但不連接溫度指示儀表，測(cè)量公共參考地與補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)和熱電偶整機(jī)組合之間的絕緣電阻。試驗(yàn)電壓不應(yīng)超過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的絕緣強(qiáng)度額定值。對(duì)于接地型熱電偶整機(jī)，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的絕緣電阻應(yīng)在未連接熱電偶或指示儀表時(shí)測(cè)量。8.4.2由于系統(tǒng)中包含補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)，因此絕緣電阻會(huì)降低；但是如果與8.3的測(cè)量結(jié)果相比，降低超過(guò)2個(gè)數(shù)量級(jí)，說(shuō)明補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)可能出現(xiàn)部分短路，例如在不潔凈或潮濕的接線(xiàn)端子處?；蛘弋?dāng)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)穿過(guò)溫度高于其絕緣層額定溫度限值的區(qū)域時(shí)也會(huì)出現(xiàn)這種情況。使用者需注意使補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)避開(kāi)溫度接近其絕緣層額定溫度限值或塞貝克匹配或補(bǔ)償極限的區(qū)域(見(jiàn)3.1)。8.4.3工作過(guò)程中，如果溫度示值變得不穩(wěn)定，或者發(fā)生不明原因的變化，應(yīng)重新測(cè)量絕緣電阻(按8.4.1的規(guī)定)。絕緣電阻降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上(與8.4.1的初始測(cè)量值相比)表明由于套管或防潮密封9熱電勢(shì)測(cè)量9.1熱電偶整機(jī)的極性和完整性測(cè)試9.1.1試驗(yàn)應(yīng)在熱電偶整機(jī)安裝前進(jìn)行。本試驗(yàn)旨在確定熱電偶的插頭和其他中間連接件極性正確，且熱電偶整機(jī)中沒(méi)有出現(xiàn)因制造或現(xiàn)場(chǎng)裝配錯(cuò)誤導(dǎo)致的明顯的不均勻性。使用暖風(fēng)機(jī)作為熱源進(jìn)行試驗(yàn)，暖風(fēng)機(jī)吹出的暖風(fēng)溫度應(yīng)低于可能導(dǎo)致受試系統(tǒng)各元件受損的溫度。9.1.2將微伏計(jì)(或熱電偶指示儀)的正極線(xiàn)接到熱電偶接插件的正極插腳上，微伏計(jì)的負(fù)極線(xiàn)接到熱電偶接插件的負(fù)極插腳上。使用暖風(fēng)機(jī)加熱熱電偶整機(jī)測(cè)量端及相鄰部位，但是不要加熱熱電偶接插件，同時(shí)觀(guān)察或連續(xù)記錄熱電偶接插件插腳上的信號(hào)。應(yīng)觀(guān)察到信號(hào)增強(qiáng)。當(dāng)加熱測(cè)量端時(shí)信號(hào)減小，說(shuō)明熱電極和熱電偶接插件的連接不正確。如果信號(hào)不變，則說(shuō)明測(cè)量端和熱電偶接插件之間某處熱電極可能出現(xiàn)短路。9.1.3對(duì)測(cè)量端及其相鄰部位進(jìn)行遮擋和散熱，使溫度變化不大于0.017℃/s(1℃/min)。用暖風(fēng)機(jī)的暖風(fēng)流吹掃熱電偶接插件與達(dá)到熱穩(wěn)定的測(cè)量端(不包括這兩個(gè)部分)之間的熱電偶套管，同時(shí)觀(guān)察或連續(xù)記錄熱電偶接插件處的溫度或電壓。本試驗(yàn)旨在檢測(cè)熱電偶測(cè)量端與接插件之間大空間內(nèi)的總不均勻性。若觀(guān)察到被試熱電偶的信號(hào)變化相當(dāng)于2℃以上溫度變化時(shí)，意味著熱電偶內(nèi)可能有嚴(yán)重缺陷(例如不同材料的接合處或熱電極短路)。注：本試驗(yàn)可能無(wú)法檢測(cè)出小空間內(nèi)的較大不均勻性，使用者不要將本試驗(yàn)的結(jié)果與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量誤差進(jìn)行比較。本試驗(yàn)并不能檢測(cè)塞貝克系數(shù)的空間非一致性，僅用于檢測(cè)斷裂，接線(xiàn)缺陷或其他類(lèi)型的電路故障。69.2.1本標(biāo)準(zhǔn)給出了兩種試驗(yàn)方法。這兩種試驗(yàn)都應(yīng)在熱電偶整機(jī)安裝后，未連接補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)之前進(jìn)行。本試驗(yàn)的目的是確認(rèn)熱電偶整機(jī)在安裝過(guò)程中沒(méi)有損壞，或者當(dāng)使用接線(xiàn)板時(shí)，確認(rèn)其極性正確。以使用第一種較為簡(jiǎn)單的試驗(yàn)方法。第二種試驗(yàn)方法需要對(duì)熱電偶整機(jī)進(jìn)行加熱，只能用于熱電偶整機(jī)安裝后可接近的場(chǎng)合。9.2.2第一種方法(在安裝后存在可測(cè)量的電壓),將微伏計(jì)(或熱電偶指示儀)的正極導(dǎo)線(xiàn)接到熱電偶熱電偶整機(jī)處的電壓。以下兩種情況說(shuō)明熱電極與熱電偶接插件插腳的極性連接正確：b)當(dāng)測(cè)量端所處的溫度高于連接插腳或接線(xiàn)端時(shí)，測(cè)得電壓為正值。記錄未連接補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)前熱電偶整機(jī)電壓值大小和極性。9.2.3第二種方法(沒(méi)有可以測(cè)量的電壓),由于測(cè)量端和回路終端處在相同的溫度中，不會(huì)有電壓產(chǎn)生。使用暖風(fēng)機(jī)逐步加熱熱電偶整機(jī)測(cè)量端區(qū)域，同時(shí)觀(guān)察熱電偶接插件插腳或接線(xiàn)板處的電壓?？捎^(guān)察到信號(hào)增強(qiáng)。如果出現(xiàn)負(fù)電壓則說(shuō)明熱電偶整機(jī)的導(dǎo)線(xiàn)與插腳或接線(xiàn)板的連接有誤。如果加熱不能對(duì)電壓產(chǎn)生明顯的影響則說(shuō)明連接插頭可能在安裝中發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使熱電極在連接插頭處短路。9.3檢測(cè)回路極性試驗(yàn)本標(biāo)準(zhǔn)給出了兩種試驗(yàn)方法。兩種方法都是在熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)安裝之后進(jìn)行。本試驗(yàn)的目的是確認(rèn)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)極性連接正確。本試驗(yàn)對(duì)于發(fā)現(xiàn)電路上多重極性反轉(zhuǎn)至關(guān)重要，因?yàn)閮H觀(guān)察加熱或冷卻測(cè)量端產(chǎn)生的電壓變化無(wú)法檢測(cè)多重極性反轉(zhuǎn)。如果補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)有顏色代碼，應(yīng)檢查連接，以確保代碼正注：參見(jiàn)附錄A熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)相關(guān)內(nèi)容。將補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接到熱電偶整機(jī)上，在補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與溫度指示儀連接點(diǎn)處測(cè)量并記錄電壓的大小和他與9.2.2的方法相同。將測(cè)得電壓的極性與9.2.2中測(cè)得的極性作對(duì)比。在補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與溫度指示儀連接點(diǎn)處的電壓極性發(fā)生變化意味著補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與熱電偶整機(jī)和溫度指示儀表間某處端子的極性接錯(cuò)。需注意如果補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的兩端都出現(xiàn)極性反接，則本試驗(yàn)可能無(wú)法指示電壓或其極性的變化。第二種方法適用于沒(méi)有可以測(cè)量電壓的場(chǎng)合用暖風(fēng)機(jī)加熱熱電偶整機(jī)和補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的連接處，同時(shí)觀(guān)察補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與溫度指示儀連接端處的電壓。電壓若變化說(shuō)明補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)選型錯(cuò)誤或極性接反。一般來(lái)說(shuō)，暖風(fēng)機(jī)宜沿著熱電偶整機(jī)和補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)毗鄰(且包括)連接點(diǎn)的整個(gè)可接近長(zhǎng)度進(jìn)行加熱。確認(rèn)熱電極與補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的連接處或補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)中斷或銜接處的極性。性改變。雖然這樣操作可以使溫度指示儀顯示正確的極性，但是會(huì)導(dǎo)入測(cè)量誤差。如有需要，