一种带探测孔铠装热电偶及在线检测比对方法与流程

本发明属于铠装热电偶领域，涉及一种带探测孔铠装热电偶及在线检测比对方法。

背景技术：

铠装热电偶是由铠装热电偶电缆和接线装置(如接线盒、接插件等)构成，具有能自由弯曲、耐高压、耐腐蚀、热响应时间快和坚固耐用等许多优点，它和工业用装配式热电偶一样，作为测量温度的传感器，通常通过补偿导线和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用，同时，铠装热电偶电缆，即可制作铠装热电偶，也可以作为装配式热电偶的感温元件。它可以直接测量各种生产过程中从-40℃～1200℃范围内的液体、蒸汽和其气体介质以及固体或颗粒悬浮物体的温度。

热电偶测量温度的基本原理是热电效应，将两种不同成份的金属导体首尾相连接成闭合回路，如两接点的温度不等，则在回路中就会产生热电动势，形成热电流，这就是热电效应。热电偶就是将两种不同的金属材料一端焊接而成，焊接的一端叫做测量端，未焊接的一端叫做参考端，参考端在使用时通常恒定在一定的温度当对测量端加热时，在接点处有热电势产生。如参考端温度恒定，其热电势的大小和方向只与两种金属材料的特性和测量端的温度有关，而与势电偶的精细和长短无关。当测量端的温度改变后，势电势也随之改变，并且温度和热电势之间有一固定的函数关系，利用这个关系就可以测量温度。

无论是装配式或铠装式热电偶，其检测方法都是依据国家计量检定规程JJG在热电偶标准装置上进行的。即通过恒温试验设备在规定的温度检定点获取热电偶标准装置的测量结果和被检热电偶测量结果，然后热电偶分度表为依据将两者进行比对，判定合格与否。但是都要在实验室进行作业，这就意味着，需要从使用现场拆卸下来方可进行。

传统的铠装热电偶在使用过程中，因工艺质量监控需要，必须按照规定的检定周期，从工艺设备上拆卸下来送到校准实验室进行检测比对，对于规模型企业，计量器具数量大，有这些设备安装使用的热电偶由于高温、高湿、酸碱腐蚀等恶劣环境导致无法拆卸，甚至勉强重复拆卸和安装导致损坏，不仅作业人员操作困难、劳动强度高、意外损失增加维护成本，而且常常还会因危险作业伤害作业人员。基于上述存在的缺陷和不足，解决热电偶类计量器具在线不拆卸检测比对问题富有极其重要的现实意义，也迎合了世界发达国家做法，缩短了计量器具与先进的管理和控制方法之间的差距。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷和不足，解决热电偶温度传感器使用过程中在线不拆卸检测比对的难题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：

一种带探测孔铠装热电偶，包括接线盒和金属保护管，接线盒主要由相互配合的半球状上盖和半球状底盖组成，底盖边缘处连接内设出线孔的柱状管，上盖和柱状管活动连接，上盖和底盖远离活动连接的一端分别设有通过扣环连接的伸出端Ⅰ和伸出端Ⅱ；

底盖上靠近伸出端Ⅱ处连接柱状支撑座，支撑座上固定有顶端封闭的金属保护管，金属保护管内部填充耐高温绝缘材料，且沿轴向穿插有条状的热电偶合金丝和不锈钢细管，热电偶合金丝为成对组合，热电偶合金丝的顶端焊接在一起作为测量端，不锈钢细管靠近金属保护管顶端处封闭；

底盖内部固定有绝缘接线板，绝缘接线板与金属保护管垂直连接，绝缘接线板远离金属保护管的面上设有接线柱、导入孔和探测孔，热电偶合金丝经导入孔与接线柱连接，不锈钢细管与探测孔连通。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种带探测孔铠装热电偶，所述活动连接是指上盖和柱状管上分别设有连接臂Ⅰ和连接臂Ⅱ，所述连接臂Ⅰ和连接臂Ⅱ的一端通过销钉连接。

如上所述的一种带探测孔铠装热电偶，所述扣环连接是指伸出端Ⅰ内扣有扣环，所述扣环连接扣把手，所述伸出端Ⅱ上设有与扣把手配合的卡槽。

如上所述的一种带探测孔铠装热电偶，所述接线盒的上盖边沿向外延伸一圈密封圈，密封圈起到防水、防尘作用。

如上所述的一种带探测孔铠装热电偶，所述支撑座与柱状管的中心轴线相互垂直。

如上所述的一种带探测孔铠装热电偶，所述金属保护管为耐高温腐蚀的不锈钢管，材质是304、316、2520或3039不锈钢；所述耐高温绝缘材料为纯度为96％以上的氧化镁、氧化铝或石英；所述热电偶合金丝是分度号为K、N、E、J或T规格合金材质；所述不锈钢细管材质是2520耐高温不锈钢，所述不锈钢细管的内径为2.0～6.0mm。

如上所述的一种带探测孔铠装热电偶，所述不锈钢细管靠近探测孔的一端用堵头封闭，正常使用将管口堵死，在线检测比对时打开堵头，以便插入比对系统的传感器之用。

本发明还提供了一种带探测孔铠装热电偶的在线检测比对方法，步骤如下：

1)建立被检测比对测温系统，将带探测孔铠装热电偶插入并固定安装在工业加热设备上，将工业级温度控制仪表与接线柱通过穿过出线孔的工业级补偿导线连接；

2)建立参考标准测量系统，参考标准测量系统由I级铠装热电偶电缆、冷端连接器、精密级补偿导线和精密温度显示仪组成；

3)检测比对被检测比对测温系统，打开带探测孔铠装热电偶的上盖，将I级铠装热电偶电缆从绝缘接线板上的探测孔插入不锈钢细管中，一直插到底，等温15～20分钟，观察精密温度显示仪末位数字趋于稳定，记录精密温度显示仪和工业级温度控制仪表对应的数值t_标准和t_被检，计算被检测比对测温系统的实际误差值△_被检：

△_被检＝t_被检－t_实际＝t_被检－(t_标准+A)

式中：t_实际为工业加热设备的实际温度值，A为修正值；

计算被检测比对测温系统的允许误差值△_允：

△_允＝【U²_偶+U²_线+U²_表】^-1/2

式中：U²_偶-带探测孔铠装热电偶的允许误差；U²_线-工业级补偿导线的允许误差；U²_表-工业级温度控制仪表的允许误差；

比较数值，如果△_被检＜△_允，则被检测比对测温系统合格；如果△_被检≥△_允，则不合格。

如上所述的一种带探测孔铠装热电偶的在线检测比对方法，所述精密温度显示仪末位数字趋于稳定是指数字上升缓慢，变化速度小于等于2个字/min。

实际应用时，首先打开接线盒，将外部连接导线通过接线盒底盖的出线孔连接到绝缘接线板上的接线柱，然后将外部导线连接温度控制器即可。在线检测比对时，将事先准备好的参考标准测温系统的I级铠装热电偶感温体，由绝缘接线板上的探测孔插入金属保护管的内部不锈钢细管，深度直至热电偶丝顶端焊接点(测量端)位置相近，这样就可以通过参考标准测温系统的测量结果与被检测比对的测量系统测量结果进行直接比对，最终实现工业测温现场温度检测系统的不拆卸在线检测比对。

有益效果：

1)本发明的带探测孔铠装热电偶实现了工业制造过程用热电偶的在线不拆卸检测比对，提高了工艺质量控制水平和计量技术保障能力，大幅度提高了作业效率；

2)本发明显著降低作业人员劳动强度，减少重复拆卸和安装以及运输意外损坏造成的经济损失。

附图说明

图1是带探测孔铠装热电偶的结构示意图；

图2是图1中金属保护管的A-A’截面示意图；

图3是图1对应的B向示意图；

图4是带探测孔铠装热电偶整体外形示意图；

图5是带探测孔铠装热电偶的在线检测比对示意图；

图中，1-金属保护管，2-热电偶合金丝，3-耐高温绝缘材料，4-不锈钢细管，5-探测孔，6-绝缘接线板，7-接线柱，8-底盖，9-上盖，10-扣环，11-扣把手，12-出线孔，13-工业级补偿导线，14-工业级温度控制仪表，15-I级铠装热电偶，16-冷端连接器，17-精密级补偿导线，18-精密温度显示仪，19-工业加热设备。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

一种带探测孔铠装热电偶如图1和图4所示，包括接线盒和金属保护管1，接线盒主要由相互配合的半球状上盖9和半球状底盖8组成，上盖9边沿向外延伸一圈密封圈，底盖8边缘处连接内设出线孔12的柱状管，上盖9和柱状管上分别设有连接臂Ⅰ和连接臂Ⅱ，连接臂Ⅰ和连接臂Ⅱ的一端通过销钉连接，上盖9和底盖8远离活动连接的一端分别设有伸出端Ⅰ和伸出端Ⅱ，伸出端Ⅰ内扣有扣环10，扣环10连接扣把手11，伸出端Ⅱ上设有与扣把手11配合的卡槽；底盖8上靠近伸出端Ⅱ处连接柱状支撑座，支撑座与柱状管的中心轴线相互垂直，支撑座上固定有顶端封闭的金属保护管1，金属保护管1的结构如图2所示，金属保护管1材质是304不锈钢，金属保护管1内部填充耐高温绝缘材料3，耐高温绝缘材料3为纯度为96％的氧化镁，金属保护管1内沿轴向穿插有条状的热电偶合金丝2和不锈钢细管4，热电偶合金丝2是分度号为K规格合金材质，热电偶合金丝2为成对组合，顶端焊接在一起作为测量端，不锈钢细管4的内径为5.0mm，材质是2520耐高温不锈钢，不锈钢细管4靠近金属保护管1顶端处封闭；底盖8内部结构如图3所示，底盖8内部固定有绝缘接线板6，绝缘接线板6与金属保护管1垂直连接，绝缘接线板6远离金属保护管1的面上设有接线柱7、导入孔和探测孔5，热电偶合金丝2经导入孔与接线柱7连接，不锈钢细管4与探测孔5连通。

本发明正常使用方法与传统铠装热电偶相同，只需要将工业级补偿导线13正负极正确的分别连接在对应接线柱7上，然后从出线孔12引出连接到远距离的温度控制仪表即可。所不同的是，当需要进行周期性检定校准时，不再需要拆卸下来送实验室检测比对。而是采用在线检测比对法，具体作业方法如下所述(其原理如图5所示)：

1)建立被检测比对测温系统，将带探测孔铠装热电偶插入并固定安装在工业加热设备19上，工业级温度控制仪表14与接线柱7通过穿过出线孔12的工业级补偿导线13连接，构成被检测比对测温系统；

2)建立参考标准测温系统，由I级铠装热电偶电缆15(感温铠装体)、冷端连接器16、精密级补偿导线17和精密温度显示仪18组成；

3)由I级铠装热电偶电缆15(感温铠装体)、冷端连接器16、精密级补偿导线17和精密温度显示仪18组成的参考标准测温系统，事先在实验室的一等标准热电偶标准装置上进行检定，获取各温度试验点的修正值A，以便在线检测比对时进行误差修正；

4)打开带探测孔铠装热电偶的上盖9，将I级铠装热电偶电缆15从绝缘接线板6上的探测孔5插入不锈钢细管4中，一直插到底；

5)等温20分钟，观察精密温度显示仪18末位数字趋于稳定，即变化速度为2个字/min，记录精密温度显示仪18和工业级温度控制仪表14对应的数值t_标准和t_被检；

5)计算被检测比对测温系统的实际误差值△_被检：

△_被检＝t_被检－t_实际＝t_被检－(t_标准+A)

式中：t_实际为工业加热设备19的真实温度值，A为修正值；

6)判定被检测比对测温系统合格与否，进行数据比较，△_被检＜△_允，则合格，△_被检≥△_允，则不合格，其中：

△_允＝【U²_偶+U²_线+U²_表】^-1/2

式中：△_允-被检测比对测温系统的允许误差值，U²_偶-带探测孔铠装热电偶的允许误差；U²_线-工业级补偿导线13的允许误差；U²_表-工业级温度控制仪表14的允许误差。