熱電偶是工業現場使用廣泛的溫度傳感器，熱電偶、補償導線和顯示儀表、PLC系統或DCS系統構成熱電偶測溫系統（如圖1所示），熱電偶回路中使用補償導線後熱電偶電勢值僅與測量端溫度和補償導線與儀表連接處溫度有關系，熱電偶補償導線的作用是延長熱電極（即移動熱電偶參考端）又節省高成本熱電偶材料。熱電偶測溫系統構成。

熱電偶的工作原理是兩種不同材質的均勻導體組成的閉合回路，在導體兩端存在溫差時，導體兩端就會有電流通過，形成熱電動勢。在回路中接入儀表，儀表就把此熱電動勢轉換成相應的溫度。如圖1：

A,B 兩種導體，一端通過焊接形成結點，為工作端，位于待測介質。另一端接測溫儀表，為參考端。為更好地理解下面的内容，我們将以上測溫回路中形成的熱電動勢表示為EAB（T1,T0）,理解為：A、B兩種導體組成的熱電偶，工作端溫度為T1,參考端溫度為T0，形成的熱電動勢為EAB（T1,T0）。

需要特别強調的是：熱電偶測溫，歸根結底是測量熱電偶兩端的熱電動勢。測量儀表能夠讓我們看到溫度數值，是因為它已經将熱電動勢轉換成了溫度。

實際應用中，測量或控制儀表離熱電偶總有一定的距離。如圖2.此時需要在熱電偶（圖中A、B）後再接一段導線，才能将熱電偶的信号接到測溫表或者溫度模塊上。圖中C、D即為連接熱電偶和測溫儀表的導線。

圖中，工作端溫度T1, A、B與C、D連接處溫度為T2, 測量儀表端（參考端）溫度為T0.

隻要是相同的熱電偶，中間産生了連接點，則總電勢與連接點的溫度（中間溫度）無關，而隻與工作端T1和參考端T0的溫度有關。我們在熱電偶布線中，不需要考慮中間有沒有連接點，也不需要考慮連接點的溫度，而是和一根熱電偶連接到介質和測量儀表一樣。我們測出的溫度=T1 T0；

為什麼需要使用補償導線?

在使用熱電偶測溫時，要求熱電偶的參考端溫度必須保持恒定。由于熱電偶一般做得比較短，尤其是貴金屬材料制成的熱電偶更短。這樣，熱電偶參比端離被測對象很近，使參考端溫度較高且波動很大。所以，應該用較長的熱電偶，把參考端延長到溫度比較穩定的地方。這種辦法對于價格便宜的熱電偶還比較可行，對于貴金屬則很不經濟，同時不便于敷設熱電偶線。考慮到熱電偶參考端所處溫度常在100℃以下，補償導線在此溫度範圍内，具有與熱電偶相同的溫度-熱電勢關系，可以起到延長熱電偶的作用，且價格便宜，宜于敷設。所以，在使用熱電偶時要連接補償導線。

1. 補償導線的選擇補償導線一定要根據所使用的熱電偶種類和所使用的場合進行正确選擇。例如,k型偶應該選擇k型偶的補償導線,根據使用場合,選擇工作溫度範圍。通常kx工作溫度為-20～100℃,寬範圍的為-25～200℃。普通級誤差為±2.5℃,精密級為±1.5℃。2. 接點連接與熱電偶接線端2個接點盡可能近一點,盡量保持2個接點溫度一緻。與儀表接線端連接處盡可能溫度一緻,儀表櫃有風扇的地方,接點處要保護不要使得風扇直吹到接點。3. 使用長度因為熱電偶的信号很低,為微伏級,如果使用的距離過長,信号的衰減和環境中強電的幹擾偶合,足可以使熱電偶的信号失真,造成測量和控制溫度不準确,在控制中嚴重時會産生溫度波動。根據我們的經驗,通常使用熱電偶補償導線的長度控制在15米内比較好,如果超過15米,建議使用溫度變送器進行傳送信号。溫度變送器是将溫度對應的電勢值轉換成直流電流傳送,抗幹擾強。4. 布線補償導線布線一定要遠離動力線和幹擾源。在避免不了穿越的地方,也盡可能采用交叉方式,不要平行。5. 屏蔽補償導線為了提高熱電偶連接線的抗幹擾性,可以采用屏蔽補償導線。對于現場幹擾源較多的場合,效果較好。但是一定要将屏蔽層嚴格接地,否則屏蔽層不僅沒有起到屏蔽的作用,反而增強幹擾。

1、使用普通電線做熱電偶信号線，未使用補償導線

某熱處理企業熱電偶信号直接由兩芯銅電纜連接到控制室顯示儀表，使用中頻繁出現熱處理工件不合格品，經雲南昌晖儀表制造有限公司現場檢查，出現次品原因為淬火溫度偏差所緻，淬火溫度測量不準确是因為熱電偶測溫系統未按要求使用補償導線。

根據熱電偶測溫原理可知，熱電偶回路的熱電勢與測量溫度和熱電偶參考端溫度有關，安裝在使用現場的熱電偶參考端溫度（指熱電偶接線盒處溫度）随環境溫度變化而變化，不能恒定。在熱電偶參考端溫度波動情況下，使用補償導線将參考端延長到溫度較穩定的環境或遠離熱源的環境來補償熱電偶參考端溫度變化所産生的誤差。

普通電線能傳送熱電偶測溫時産生的mV信号，但不能補償将熱電偶參考端溫度延長到儀表控制室，從而導緻熱電偶測溫系統出現溫度補償不準确。

正确方法：熱電偶信号傳送必須使用熱電偶補償導線，禁止用電纜替代補償導線。

2、不同分度号熱電偶和熱電偶補償導線混用，引入測量誤差

某單位使用S型熱電偶測量爐膛溫度，工作人員知道熱電偶必須使用補償導線，便用庫存K型熱電偶補償導線将鉑铑10-鉑熱電偶信号連接到顯示儀表（如圖2所示），使用中發現實際爐溫與測量值偏差很大，後經雲南昌晖儀表制造有限公司公司将補償導線更換更換為Sc後測溫恢複正常。

按照國家質量技術監督局規定，熱電偶補償導線的熱電勢及允許誤差應符合JJG 351-1996工作用廉金屬熱電偶檢定規程及有關标準的規定，不同分度号對應的熱電偶補償導線在同一環境溫度下的所産生的熱電勢不同，将不同分度号熱電偶與熱電偶補償導線混用，必然給熱電偶測量系統引入熱電偶參考端溫度補償誤差。

正确方法：各種熱電偶補償導線必須與對應分度号的熱電偶配用。

圖2：熱電偶與補償導線不匹配

3、熱電偶補償導線絕緣層破損

在熱電偶接線和安裝使用過程中，偶爾會出現熱電偶接線盒出線口處和補償導線其他部位絕緣層磨損，故障現象表現為顯示儀表或DCS系統溫度顯示值一般偏小。

正确方法：尋找補償導線絕緣層破損點，重新進行絕緣處理，恢複儀表正常顯示值。

4、熱電偶補償導線正負極性接反，引入測量誤差

某化工廠在更換現場熱電偶後出現溫度測量值與實際溫度有較大偏差，有時高有時低。仔細檢查後發現熱電偶與補償導線極性正負接反，按照極性調整補償導線接線後故障消除。

熱電偶和熱電偶補償導線都有正負極之分，補償導線極性反接時儀表顯示值變化很大：

①補償導線極性反接後，當熱電偶與補償導線連接處溫度高于控制室溫度時，儀表顯示溫度低于實際測量溫度。

②補償導線極性反接後，當熱電偶與補償導線連接處溫度低于控制室溫度時，儀表顯示溫度高于實際測量溫度。

③補償導線極性反接後，當熱電偶與補償導線連接處溫度與控制室溫度相同時，儀表顯示溫度與實際溫度相同。

經理論證明，熱電偶補償導線使用時将極性接反導緻的誤差約為不用補償導線時的2倍。

不同型号熱電偶補償導線正極絕緣層顔色均為紅色層，負極顔色不同，可根據絕緣層顔色區分補償導線型号。

正确方法：正确區分熱電偶及熱電偶補償導線正負極，極性不能反接。

5、熱電偶補償導線與接線端子接觸不良

熱電偶補償導線比較硬，導線與接線端子間在接線或使用過程中容易出現接觸不良，此類故障現象反映為儀表或DCS系統無顯示值或顯示值超量程。

處理方法：緊固接線端子，消除接觸不良故障，回複儀表正常測量顯示。

6、熱電偶與補償導線連接點溫度超過規定的使用範圍

普通熱電偶補償導線使用溫度在0-100℃；耐高溫補償導線使用溫度在0-200℃。比如R型熱電偶補償導線Rc和S型熱電偶補償導線Sc均為補償型補償導線，在各類補償導線中準确度最低，在0-60℃環境中使用誤差較小，在0-150℃環境中使用有較大負誤差。

正确方法：一般補償型熱電偶補償導線使用環境溫度不超過100℃，高溫型熱電偶補償導線使用可達200℃

7、熱電偶補償導線中間有接頭，接頭處接觸不良

在熱電偶補償導線生産過程中單位長度内接頭數量對于生産商而言有相關質國家量标準約束，生産商會做相應處理。在長距離敷設補償導線中長度不夠需要接線，常見施工人員将補償導線接頭處擰在一起做絕緣處理後就投入使用，使用一段時間後出現測量不準，誤差增加。

正确方法：如需要延長補償導線長度，應将同型号補償導線相同極性線相連接，連接牢固可靠并進行焊接，做絕緣處理後投入使用。

圖3：熱電偶補償導線接頭

8、補償導線與動力電纜平行敷設，信号被幹擾

某企業在施工過程中将熱電偶補償導線與電氣動力平行敷設在同一電纜橋架中，系統投入使用後出現DCS系統顯示熱電偶溫度忽高忽低，經反複檢查确認為熱電偶測量信号被動力線路幹擾，由此引起溫度測量誤差最高達一百多度。

正确方法：施工過程中熱電偶補償導線與動力電纜同向敷設，将電力橋架與儀表信号橋架分别敷設，并采用屏蔽型補償導線。如避免不了補償導線與動力電纜在同一橋架，橋架内部應設置屏蔽隔闆或交叉敷設，最大程度降低熱電偶信号被幹擾機率。

9、長距離使用熱電偶補償導線，因信号衰減和幹擾引入測量誤差

熱電偶測溫時産生的電勢值為mV信号，因補償導線用長度增加出現信号衰減和現場磁電幹擾耦合，使儀表或DCS系統溫度顯示值波動。

處理方法：

①需要長距離敷設補償導線，補償導線線徑應不低于Φ1.5mm2，減少mV信号衰減。

②選用屏蔽型補償導線，并将屏蔽層按規範接地（必須讓屏蔽層在補償導線一端接地，接地并入儀表信号接地網，禁止将接地并入工廠電氣接地網），避免因屏蔽層接地不正确而引入測量誤差。

③使用溫度變送器，将就地熱電偶信号轉換為4-20mA信号傳輸，提高信号抗幹擾能力。

10、熱電偶選配熱電偶溫度變送器後，不需要補償導線？

熱電偶溫度變送器通常安裝在熱電偶接線盒内和控制櫃内，這是兩種不同結構的溫度變送器：

①溫度變送器安裝在熱電偶接線盒内構成一體化熱電偶溫度變送器，熱電偶偶絲直接接到溫度變送器輸入端上，輸出為二線制4-20mA信号,變送器與顯示儀表或DCS系統直接用雙絞線或兩芯屏蔽電纜連接，不使用熱電偶補償導線。

圖4：一體化溫度變送器不使用補償導線

②如果溫度變送器安裝在控制櫃内，熱電偶與溫度變送器之間連接必須使用補償導線，變送器與顯示儀表或DCS系統直接用雙絞線或兩芯屏蔽電纜連接，不使用熱電偶補償導線。

正确方法：熱電偶溫度變送是否使用補償導線必須按實際應用來确定。

圖5：連接熱電偶和導軌式溫度變送器必須使用補償導線

正确使用熱電偶補償導線,相關從業人員需要了解熱電偶工作原理和補償導線工作原理,更要有強烈責任感和認真踏實的工作态度,這樣才能避免上面所述錯誤發生,從而保證熱電偶精确。

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