耐火試驗用熱電偶的選取及常見故障分析

摘要:在建筑構件的耐火試驗中，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的一些故障，我們才能夠得到完整、正確的數據。
1常用的熱電偶類型
　　按照國家標準GB/T16939.1《熱電偶第1部分:分度表》要求，我國將常用的標準化熱電偶的分為R、S、B、J、T、E、K、N等幾個類型，具體參數見表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，但是他們的基本機構大致相同，一般由熱電極、絕緣管、保護管和接線盒等構成。熱電極是測溫部件，熱電極的測量端應焊接牢固，熱電極之間應套耐高溫瓷管加以絕緣保護，以防止短路。保護管一般采用不銹鋼或瓷管等制成，套在熱電極外面，以免其受到外部環境的直接破壞。接線盒是用來連接熱電偶的補償端與顯示儀表的，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構形式。
2耐火試驗熱電偶的選取
2.1升溫條件的要求
　　GB/T9978.1-2008《建筑構件耐火試驗方法第1部分:通用要求》和GA/T714-2007《構件用防火保護材料快速升溫耐火試驗方法》中規定了幾種常用的升溫曲線，即標準升溫曲線(簡稱標準曲線)、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、穩定性和均勻性，抗氧化性能強、價格便宜等優點，其中K型熱電偶技術最為成熟，使用也最為廣泛。因此GB/T9978.1-2008《建筑構件耐火試驗方法第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準要求的各種曲線的要求，但是在精度上是否能夠滿足標準要求呢?我們可以具體分析一下。
國家標準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的規定，通過換算我們可以得到其對應的溫度允差范圍，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，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，完全滿足國家標準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，可能是熱電偶內部熱電極斷路，也可能是內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償導線不匹配造成的，這時需要更換補償導線或顯示儀表，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
　　示值不穩的可能性也很多，可能的原因及處理方法，具體見表4。.
 
4總結
　　在進行建筑構件的耐火試驗熱電偶的選取時，我們要根據試驗的溫度區間及溫度控制的精度要求以及試驗本身的具體特點選擇合適的熱電偶。如果試驗過程中，顯示儀表或采集裝置出現沒有示值、示值偏低、示值偏低或示值不穩等情況，我們要檢查顯示儀表、熱電偶和補償導線三者型號是否匹配，或它們中的某個部件是否存在故障，以及相互的連接點是否出現問題等情況，逐一排查，保證我們得到的結果完整、正確。