耐火试验用热电偶的选取及常见故障分析

摘要:在建筑构件的耐火试验中，选取合适的热电偶十分重要，可以通过升温曲线来确定所需热电偶的测温范围，通过精度要求确定热电偶的温度允差范围，进而确定热电偶的种类和型号。只有选取合适的热电偶，并在试验过程中排除其出现的一些故障，我们才能够得到完整、正确的数据。
1常用的热电偶类型
　　按照国家标准GB/T16939.1《热电偶第1部分:分度表》要求，我国将常用的标准化热电偶的分为R、S、B、J、T、E、K、N等几个类型，具体参数见表1。
 
　　按照用途不同，热电偶还可以分为:普通热电偶、铠装热电偶、表面热电偶和膜式热电偶等。尽管热电偶的类型不同，但是他们的基本机构大致相同，一般由热电极、绝缘管、保护管和接线盒等构成。热电极是测温部件，热电极的测量端应焊接牢固，热电极之间应套耐高温瓷管加以绝缘保护，以防止短路。保护管一般采用不锈钢或瓷管等制成，套在热电极外面，以免其受到外部环境的直接破坏。接线盒是用来连接热电偶的补偿端与显示仪表的，接线盒一般用铝合金制成，分为防溅式、防水式及插接式等结构形式。
2耐火试验热电偶的选取
2.1升温条件的要求
　　GB/T9978.1-2008《建筑构件耐火试验方法第1部分:通用要求》和GA/T714-2007《构件用防火保护材料快速升温耐火试验方法》中规定了几种常用的升温曲线，即标准升温曲线(简称标准曲线)、电力耐火试验升温曲线(简称电力曲线)、隧道耐火试验HC升温曲线(简称HC曲线)、石油化工耐火试验升温曲线(简称石油化工曲线)和隧道耐火试验RABT升温曲线(简称RABT曲线),具体情况见图1。
 
　　由图可知热电偶的工作范围基本在0~1200℃。由表1可知复合要求的只有R、S、K、N四种类型符合要求，其中R型、s型属于贵金属热电偶，尽管精度和灵敏度较高，但是贵金属价格昂贵，较少使用。K型和N型热电偶都具有较好的线性度、稳定性和均匀性，抗氧化性能强、价格便宜等优点，其中K型热电偶技术最为成熟，使用也最为广泛。因此GB/T9978.1-2008《建筑构件耐火试验方法第1部分:通用要求》选用了镍铬-镍硅(K型)热电偶作为试验用热电偶。
2.2精度分析
　　虽然镍铬-镍硅(K型)热电偶在工作范围上能够满足标准要求的各种曲线的要求，但是在精度上是否能够满足标准要求呢?我们可以具体分析一下。
国家标准GB/T2614《镍铬-镍硅热电偶丝》对镍铬-镍硅热电偶的电动势及允差做了详细的规定，通过换算我们可以得到其对应的温度允差范围，具体见表2。
 
　　由表2可知热电偶的工作范围基本在0~1200℃的工作范围内，镍铬-镍硅(K型)热电偶的工作温度误差在土2.5℃到+8.1℃之间，完全满足国家标准GB/T9978.1-2008对热电偶精度±15℃的要求。
3热电偶常见的故障分析及处理办法
3.1没有示值
　　显示仪表没有示值，可能是热电偶内部热电极断路，也可能是内部热电极为同名热电极(即两个热电极采用同种材料制作)，这时我们需要更换新的热电偶。
3.2示值偏低
　　示值偏低的可能性有很多，可能原因及处理办法，具体见表3.
 
3.3示值偏高
　　示值偏高的原因可能是热电偶种类与显示仪表或补偿导线不匹配造成的，这时需要更换补偿导线或显示仪表，使三者的型号相符合;也可能是有直流信号干扰或电极与接线柱接触不良，这时需要排出直流干扰源或紧固接线柱与电极。
3.4示值不稳
　　示值不稳的可能性也很多，可能的原因及处理方法，具体见表4。.
 
4总结
　　在进行建筑构件的耐火试验热电偶的选取时，我们要根据试验的温度区间及温度控制的精度要求以及试验本身的具体特点选择合适的热电偶。如果试验过程中，显示仪表或采集装置出现没有示值、示值偏低、示值偏低或示值不稳等情况，我们要检查显示仪表、热电偶和补偿导线三者型号是否匹配，或它们中的某个部件是否存在故障，以及相互的连接点是否出现问题等情况，逐一排查，保证我们得到的结果完整、正确。