열전대

• 이상적인 열전대를 선택하려면 먼저 측정 응용 프로그램의 필요성을 이해해야 합니다.
  • 온도 변화에 영향을 미치는 요인
  • 필요한 정확도- 센서 정확도가 전체 측정 정확도에 미치는 영향.
  • 배치 기간
  • 열전대 재료 선택
  • 측정접합부 선택
  • 내구성
• 측정할 온도 범위.
  • 온도를 측정할 최대 및 최소 범위를 결정하고 최대 온도 범위가 더 높은 열전대를 선택하세요.
  • 열전대의 선형성이 범위 요구 사항을 충족하는지 확인하세요.
• 환경 고려
  • 화학 반응을 견딜 수 있는 올바른 덮개 재료를 선택하세요.
  • 소음 차단을 위한 완벽한 차단 기능.
  • 열전대는 진동과 마모를 견뎌내야 합니다.
• 열전대와 측정기 사이에 적합한 커넥터와 케이블을 사용합니다.
• 정확한 결과를 얻으려면 적절한 측정 도구를 사용해야 합니다.

• 서미스터는 반도체이기 때문에 RTD나 열전대에 비해 고온에서 영구적인 교정이 해제될 가능성이 더 큽니다.
• 서미스터의 사용은 일반적으로 수백도 섭씨로 제한되며, 제조사에서는 장시간 노출되면 서미스터가 지정된 허용 오차 범위를 벗어날 수 있다고 경고합니다.
• 서미스터는 매우 작게 만들 수 있으므로 온도 변화에 빠르게 반응합니다. 또한 열 용량이 작아서 특히 자가 가열 오류에 취약합니다.
• 서미스터는 RTD나 열전대에 비해 훨씬 취약하므로 압착이나 결합 분리를 방지하기 위해 주의해서 장착해야 합니다.

뜨거운 접합을 형성하려면 열전대 와이어 사이에 좋은 전기적 접촉을 얻기 위한 적절한 방법을 채택해야 합니다.
고온 측정에 사용되는 크로말/알루말 및 기타 조합의 경우, 용접은 적합한 조인트를 얻는 유일한 방법입니다. 이 목적을 위해 Tig 용접 및 레이저 빔 용접이 주로 사용됩니다.

티그용접

가스텅스텐 아크용접(GTAW)은 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접이라고도 하며, 비소모성 텅스텐 전극을 사용하여 용접을 생성하는 아크용접 공정입니다. 용접 영역은 차폐 가스로 대기 오염으로부터 보호됩니다.

레이저 빔 용접

레이저 빔 용접(LBW)은 레이저를 사용하여 여러 개의 금속 조각을 접합하는 데 사용되는 용접 기술입니다. 빔은 집중된 열원을 제공하여 좁고 깊은 용접과 높은 용접 속도를 가능하게 합니다. LBW는 탄소강, HSLA강, 스테인리스강, 알루미늄 및 티타늄을 용접할 수 있는 다재다능한 공정입니다. 용접 속도는 공급되는 전력량에 비례하지만 작업물의 유형과 두께에 따라서도 달라집니다.

• ASTM E 235: 핵 또는 기타 고신뢰성 애플리케이션을 위한 덮개형 열전대, K형 및 N형 열전대에 대한 표준 사양.
• ASTM E 839: 덮개형 열전대 및 덮개형 열전대 케이블에 대한 표준 시험 방법.
• ASTM E 220: 비교 기술을 통한 열전대 교정을 위한 테스트 방법
• ASTM E 230: 표준화된 열전대의 사양 및 온도-기전력 표.
• ASTM E 585: 압축 MI, MS, 기본 금속 열전대 케이블에 대한 표준 사양입니다.
• ASTM E 608: 압축 MI, MS, 기본 금속 열전대의 표준 사양입니다.
• ASTM E 696: 텅스텐-레늄 합금 열전대 와이어의 표준 사양.
• ASTM E 1652: ASTM E 1652: 금속 피복 PRT, 귀금속 열전대, 비금속 열전대 및 해당 케이블에 사용되는 산화 마그네슘, 산화 알루미늄 분말 및 압착 절연체에 대한 표준 사양입니다.
• IS 12579: 기본 금속 미네랄 절연 열전대 케이블 및 열전대에 대한 사양입니다.
• GB/T 1598-2010: 백금 열전대에 대한 중국 표준.
• IEC 584: 열전대에 관한 국제 표준.

수용 가능한 열전대를 생산하기 위해 다양한 재료 조합이 사용되었으며, 각각 고유한 적용 스펙트럼이 있습니다. 그러나 현재 쉽게 구할 수 있는 특정 유형은 거의 없으며, 대부분의 온도 및 환경 적용 분야를 포괄합니다.

이 표준은 지정되고 가장 일반적으로 사용되는 8가지 열전대를 다룹니다. 이러한 열전대 유형은 기본 금속, 귀금속(희귀) 및 내화 금속 열전대의 3개 그룹으로 세분될 수 있습니다.기본 금속 열전대

기본 금속 열전대 유형은 니켈, 철, 구리와 같은 일반적이고 저렴한 금속으로 구성됩니다. 열전대 유형 E, J, K, N 및 T는 이 그룹에 속하며 가장 일반적으로 사용되는 열전대 유형입니다.

귀금속 열전대

귀금속 열전대는 백금 및 로듐과 같은 귀금속 또는 "귀금속"으로 만든 와이어로 제조됩니다. 주요 유형은 R, S 및 B입니다.

내화성 금속 열전대

내화성 금속 열전대는 이국적인 금속인 텅스텐과 레늄으로 제조됩니다. 이러한 금속은 비싸고 제조하기 어렵고 이러한 금속으로 만든 와이어는 매우 부서지기 쉽습니다.

귀금속 열전대는 백금 및 로듐과 같은 귀금속 또는 "귀금속"으로 만든 와이어로 제조됩니다. 귀금속 열전대는 산화 또는 불활성 응용 분야에서 사용할 수 있으며 열전대 소자를 둘러싼 세라믹 보호 튜브와 함께 사용해야 합니다. 이러한 센서는 일반적으로 깨지기 쉽고 환원 응용 분야 또는 금속 증기가 포함된 응용 분야에서는 사용해서는 안 됩니다.

• R형 – R형 열전대는 플래티넘/13% 로듐 양극과 순수 플래티넘 음극으로 만들어집니다. R형의 온도 범위는 0~1450ºC(32~2642ºF)입니다.
• S형 – S형 열전대는 플래티넘/10% 로듐 양극과 순수 플래티넘 음극으로 만들어집니다. S형의 온도 범위는 0~1450ºC(32~2642ºF)입니다.
• B형 – B형 열전대는 플래티넘/30% 로듐 양극과 플래티넘/6% 로듐 음극으로 만들어집니다. B형의 온도 범위는 0~1700ºC(32~3092ºF)입니다.

내화성 금속 열전대는 텅스텐과 레늄이라는 이국적인 금속으로 만든 와이어로 제조됩니다. 이러한 금속은 비싸고 제조하기 어렵고 이러한 금속으로 만든 와이어는 매우 취성이 있습니다. 이러한 열전대는 매우 높은 온도의 진공로에서 사용하도록 설계되었으며 300°C 이상의 온도에서 산소가 있는 곳에서는 절대 사용해서는 안 됩니다. 과거에는 여러 가지 합금 조합이 사용되었지만 현재는 일반적으로 C형만 사용됩니다.

• C형 – C형 – C형 열전대는 텅스텐/5% 레늄 양극과 텅스텐 26% 레늄 음극으로 제작되었으며 온도 범위는 0~2320°C(32~4208°F)입니다.
• G형- G형 열전대는 기술적으로 WM26Re로도 알려져 있습니다. G형 열전대는 양극 리드로 텅스텐(W)과 음극 리드로 텅스텐 + 26% 레늄(W-26% Re)의 합금 조합을 가지고 있습니다. 이 열전대의 최대 유효 온도 범위는 0~2320°C입니다.
• D형- D형- D형 열전대는 기술적으로 W3ReM25Re로도 알려져 있습니다. D형 열전대는 양극 리드로 텅스텐 + 3% 레늄(W-3%Re)과 음극 리드로 텅스텐 + 25 % 레늄(W-56% Re)의 합금 조합을 가지고 있습니다. 이 열전대의 최대 유효 온도 범위는 0~2320°C입니다./li>

열전대는 최대 2300ºC까지의 넓은 온도 범위에서 측정하는 데 적합합니다. 예를 들어 0-100ºC 범위에서 0.1ºC 정확도로 더 작은 온도 차이를 높은 정확도로 측정해야 하는 응용 분야에는 적합하지 않습니다. 이러한 응용 분야에서는 서미스터와 저항 온도 검출기가 더 적합합니다. 응용 분야에는 가마, 가스터빈 배기, 디젤 엔진 및 기타 산업 공정의 온도 측정이 포함됩니다. 다른 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 철강 산업
• 시멘트 산업
• 제약 산업
• 석유화학 산업
• 핵산업
• 전력 산업
• 실험실
• 용광로 산업

가장 일반적으로 사용되는 열전대 구조에는 두 가지 유형이 있습니다. 이는 MI(미네랄 절연) 열전대와 비 MI 열전대입니다.

미네랄 절연 열전대:

미네랄(대부분 산화 마그네슘) 절연 열전대는 많은 공정 및 실험실 응용 분야에서 사용됩니다. 이들은 본질적으로 견고하고 구부러질 수 있으며, 상당히 높은 온도 정격으로 인해 MgO 열전대는 다양한 온도 측정 응용 분야에서 인기 있는 선택입니다.

MgO 센서는 적절한 재료와 크기의 덮개에 소자 또는 소자들을 넣고, 소자를 느슨하게 채워진 또는 분쇄 가능한 산화 마그네슘 분말이나 절연체로 소자 자체와 덮개로부터 절연한 다음, 채워진 덮개를 최종 축소된 크기로 스웨이징 또는 인출하여 제작합니다. 스웨이징 공정은 매우 압축된 MgO 절연체를 갖는 소자를 생산하고 소자 자체와 덮개 사이에 높은 유전 강도 절연을 제공합니다.

미네랄 절연 열전대는 고밀도로 채워진 내화성 산화물 분말 절연체에 열전대 와이어를 넣은 후 이음매 없는 금속 덮개(일반적으로 스테인리스 강철)로 모두 둘러싼 구조입니다.

한쪽 끝에서 코어와 덮개는 "뜨거운" 접합부에서 용접됩니다. 다른 쪽 끝에서 열전대는 연장 와이어의 "전환", 연결 헤드 또는 커넥터에 연결됩니다.

비 MI 열전대

비 MI 열전대에서 열전대 와이어는 세라믹 비드 또는 세라믹 튜브로 절연되고, 세라믹 절연 후 금속 덮개(일반적으로 스테인리스 스틸)로 덮이고 어떤 형태의 종단(예: 연장 리드, 연결 헤드 또는 커넥터)이 제공됩니다. 이러한 유형의 구조에서 열전대 와이어는 덮개 보호가 제공될 때 측정 환경으로부터 보호됩니다. 덮개 소재는 측정 환경에 따라 달라지며 일반적으로 스테인리스 스틸이 사용됩니다. 부식성 환경에 따라 덮개 선택이 변경됩니다.

이 구조는 유연성을 제공하지 않으며 작은 크기에서는 찾을 수 없습니다. 기계적 강도가 좋지 않습니다.

MI가 아닌 구조에서는 적합성에 따라 덮개를 세라믹이나 금속으로 만들 수 있습니다.

노출형, 접지형, 비접지형 모든 유형의 접합은 MI 및 비 MI 구조 모두에서 형성됩니다.

• 전체적인 크기가 작고 유연성이 높아 접근성이 낮은 장소에서도 온도를 측정할 수 있습니다.
• 기계적 강도가 좋음.
• 열전소선을 산화, 부식 및 오염으로부터 보호합니다.
• 빠른 열 반응.

절연에 사용되는 미네랄 산화물은 흡습성이 매우 강하고 개방형 케이블은 습기 흡수를 방지하기 위해 효과적으로 밀봉해야 합니다(일반적으로 에폭시 수지로). 신중하게 준비된 미네랄 절연 열전대는 일반적으로 높은 절연 저항 값(수백 메가 옴)을 갖습니다.

일반적으로 세 가지 대체 팁 구성이 제공됩니다.

• 노출된 (측정) 접합은 가장 큰 감도와 가장 빠른 반응이 필요한 흐르는 또는 정적 비부식성 가스 온도를 측정하는 데 권장됩니다.
  
• 절연 접합은 부식성 매체에 더 적합하지만 열 반응은 느립니다. 두 개 이상의 열전대가 관련 계측기에 연결되는 일부 응용 분야에서는 측정 회로에서 발생하는 잘못된 신호를 방지하기 위해 절연이 필수적일 수 있습니다. 지정되지 않은 경우 이것이 표준입니다.
  
• 접지된 (접지) 접합은 부식성 매체와 고압 응용 분야에도 적합합니다. 절연 접합보다 빠른 응답과 노출된 접합에서 제공하지 않는 보호 기능을 제공합니다.
  

미네랄 절연 열전대의 접합 팁은 이전에 설명한 대로 세 가지 유형이 있습니다. 팁은 절연, 접지 및 감소 유형이 될 수 있습니다.

• 절연 팁: 절연 핫엔드 접합은 대부분의 응용 분야에 적합하며, 특히 낮은 EMF 픽업이 필수적인 경우에 적합합니다. 고순도 MgO 분말 절연의 극한 압축으로 인해 높은 절연 저항이 향상됩니다.
• 접지 팁: 본딩 또는 접지 접합은 절연 접합 유형보다 약간 더 빠른 온도 반응을 제공합니다. 다중 지점 계측에는 권장되지 않습니다.
• 축소 팁: 이 접합은 낮은 질량과 매우 빠른 응답 시간이 요구되는 응용 분야에 이상적이며, 우수한 기계적 강도도 필요합니다. 축소 팁은 직경 1.0~6.0mm 열전대에 제공될 수 있습니다.
  

온도 판독 허용 오차

허용오차는 적용 온도 EMF 표에서 변환된 표준 온도에서 온도 판독값 또는 열접점의 온도를 뺀 값으로 허용되는 최대값을 나타냅니다.

최대 작동 온도

작동 온도 한계는 열전대를 연속적으로 사용할 수 있는 상한 온도를 의미합니다. 최대 한계는 열전대를 피할 수 없는 상황으로 인해 단기간 일시적으로 사용할 수 있는 상한 온도를 의미합니다.

열전대의 수명에 영향을 미치는 주요 요소는 다음과 같습니다.

• 온도: 열전대의 수명은 500°C가 증가하면 약 50%만큼 감소합니다.
• 지름: 와이어의 직경을 두 배로 늘리면 수명도 2~3배 늘어납니다.
• 열 순환: 열전대를 실온에서 500ºC 이상까지 열 순환에 노출시키면 동일한 온도에서 연속적으로 사용하는 열전대에 비해 수명이 약 50% 단축됩니다.
• 보호: 열전대를 보호 덮개로 덮고 세라믹 절연체 안에 넣으면 수명이 상당히 연장됩니다.

열전대 응답 시간

열전대의 응답 시간은 일반적으로 열 전압(출력)이 단계 변화 온도의 최대값인 63.2%에 도달하는 데 걸리는 시간으로 정의됩니다. 열전대 치수, 구조, 팁 구성 및 센서가 있는 매체의 특성을 포함한 여러 매개변수에 따라 달라집니다.

침지 길이

열전대 어셈블리는 구조에 따라 표면 및 침지 응용 분야에 모두 적합한 "팁" 감지 장치입니다. 그러나 침지 유형은 공정에서 줄기 전도로 인한 오류를 피하기 위해 신중하게 사용해야 하며, 이는 각각 높거나 낮은 판독값을 초래할 수 있습니다. 일반적인 규칙은 덮개의 외부 직경의 최소 4배까지 매체에 침지하는 것입니다. 정량적 데이터는 적용되지 않지만 의미 있는 결과를 얻으려면 주의해야 합니다.

표면 온도 측정

열전대 조립품은 주로 팁 감지 장치이지만 보호 튜브를 사용하면 표면 감지가 비실용적입니다. 물리적으로 프로브는 표면 표현에 적합하지 않으며 스템 전도는 판독 오류를 발생시킵니다. 열전대를 표면 감지에 안정적으로 사용하려면 매우 작은 열 용량으로 노출되고 용접된 접합부이거나 표면에 부착할 때 실제 표면 접촉을 허용하는 구조에 수용되어야 합니다.

열전대는 철강 산업에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 지역별로 다양한 유형의 열전대가 철강 산업의 다양한 단위에서 사용됩니다.

스토브 돔 열전대

스토브 돔/핫 블라스트 스토브는 철강 산업에서 가장 중요한 섹션 중 하나입니다. 핫 블라스트는 가스, 블라스트 또는 병입(준비 및 블라스트 대기)의 3단계 작업을 거칩니다.

온도는 이 중요한 공정을 제어하는 주요 매개변수 중 하나입니다. 고로 내부의 온도는 약 1100°C이고 고압입니다. 고온과 고압은 조립을 매우 중요하게 만듭니다.

코크 오븐 열전대

코크스는 고로 작동 및 고온 금속 품질에 미치는 영향 측면에서 고로에 공급되는 가장 중요한 원료입니다. 코크스 제조 공정은 탄소를 농축하기 위해 산소 결핍 분위기에서 석탄을 고온(1100°C)으로 탄화하는 것을 포함합니다.

난로 내화 열전대

내화 열전대는 제철소 내화재의 시동 단계와 가동 단계에 매우 중요합니다. 이들은 일반적으로 미네랄 단열 구조의 매우 긴 길이의 열전대(최대 40m)입니다. 다양한 길이의 열전대는 용광로의 특정 영역에 대해 단일 플랜지로 그룹화될 수 있습니다.

DRI 킬른 열전대

일반적으로 DRI 킬른 응용 분야에 소형 또는 표준 커넥터가 있는 K형의 빠른 반응형 열전대이며, 일반적으로 즉각적인 온도를 확인하기 위한 휴대형 표시기와 함께 사용됩니다.

열전대는 시멘트 공장의 다양한 단위에서 널리 사용됩니다.

• 가마
• 클링커 온도
• 예열기.
• ESP(정전기 집진기) 시스템.
• 석탄 사일로.

제약 산업에서 열전대는 검증 및 프로세스에 사용됩니다. 다양한 응용 분야는 다음과 같습니다.

검증을 위해

• 압력솥
• Bung 프로세서
• 건열살균기(터널)
• 라이포라이저(FD)

프로세스를 위해

• 탱크
• 선박
• 보일러
• 반응기
• 증류탑
• 건조기
• 육아

• 열전대는 석유화학 산업의 다양한 응용 분야에 사용됩니다.
• 반응기, 크래커 및 액화가스 탱크용 다중점 열전대.
• 튜브 표면용 MI 열전대
• 유황 회수 장치
• 탱크 속 크래커와 액화 가스
• 유동 촉매 분해 장치(FCCU)