Что такое термопара типа N и применение?

Термопара NiCrSi-NiCrMg представляет собой тип материала для измерения температуры сплава на основе никеля, а также является крупным достижением в исследовании материалов сплава термопары из неблагородного металла в мире.

1. Преимущества

Положительный элемент термопары N-типа представляет собой сплав никель-хром-кремний, содержащий хром и кремний, а отрицательный элемент представляет собой сплав на основе никеля, содержащий кремний. Основные особенности заключаются в следующем:

(1) Устойчивость к высокотемпературному окислению, хорошая долговременная стабильность

Ввиду проблем неравномерного состава сплава и дрейфа теплового потенциала, вызванного предпочтительным окислением элементов Cr и Si в никель-хромовой термопаре типа K, содержание Si и Cr в положительной части термопары N-типа увеличено, так что режим окисления никель-хромового сплава изменяется с внутреннего окисления на внешнее окисление, так что реакция окисления осуществляется только на поверхности, а растворенные элементы Mg и Si добавляются к отрицательному электроду, так что пассивирующая пленка между металлом и оксидом плотнее. И поскольку он образует диффузионный барьер с предпочтительным окислением, он предотвращает распространение явления «краевой эрозии» внутрь и препятствует дальнейшему окислению. Кроме того, в N-тип больше не добавляют Mn,

(2) Хорошая стабильность термического цикла

При циклическом использовании термопары К-типа в диапазоне 250-550°С из-за изменения своей микроструктуры она образует ближнюю упорядоченную структуру, что делает ее термоэлектрический потенциал нестабильным, а термопара N-типа может устранить эту кратковременную нестабильность. В бинарном сплаве Ni-Cr содержание Cr колеблется от 5% до 30%, и наблюдается переход атомной структуры решетки от порядка к беспорядку. Однако в этом диапазоне составов существует очень небольшая область, когда содержание Cr составляет примерно от 14% до 16%. Никель-хромовый сплав с содержанием Cr 14,2 % не будет подвержен переходу от порядка к беспорядку в структуре, вызывающему большое изменение величины термоэлектрического потенциала. В процессе нагрева и охлаждения термопары N-типа в диапазоне 250-550°С

(3) Закономерное изменение термоэлектрического потенциала

Термопара N-типа подавляет магнитный переход в диапазоне 250-550°С, при этом не наблюдается явного неравномерного изменения термоэлектрического потенциала. Отрицательный полюс термопары К-типа претерпевает магнитный переход при температуре около 170°С. Состав сплава отрицательного электрода термопары N-типа в основном не содержит Mn, Al, Co и других элементов, но содержание Si значительно увеличено, тем самым подавляя магнитный переход нового сплава и снижая его температуру магнитного перехода ниже комнатной температуры. Электрический потенциал N-типа изменяется регулярно, а термоэлектрический потенциал не будет отклоняться от градуировочной таблицы из-за магнитных изменений.

(4) Хорошая радиационная стойкость

Термопара N-типа обладает хорошей стабильностью в среде нейтронного излучения, так как удаляет легко распадающиеся элементы Mn и Co. Поэтому термопара N-типа имеет лучшую стойкость к ядерному излучению, чем термопара K-типа.

(5) Хорошая линейность термоэлектрических характеристик

В диапазоне 400-1300°С линейность термоэлектрических характеристик термопары N-типа лучше, чем у термопары К-типа. В диапазоне от 400 до 1300°С нелинейная погрешность термопары N-типа составляет всего 0,4% от термоэлектрического потенциала при 1300°С, а нелинейная погрешность термопары типа К в том же диапазоне составляет 1,75% от 1300°С. Однако у термопары N-типа по сравнению с термопарой K-типа нелинейная погрешность в диапазоне низких температур (-200-400°C) больше, а материал более твердый и трудный в обработке.

2. Приложения

(1) Проблемы, возникающие при измерении температуры основного пара с помощью термопары типа K

А. Термопара К-типа имеет плохую устойчивость к кратковременному тепловому циклу в диапазоне 250-550°С. В процессе нагрева и охлаждения термоэлектрический потенциал, генерируемый при одной и той же температуре, различен, и существует термоэлектрический потенциал-температура, похожая на петлю гистерезиса (ET). И значение вариации может достигать 2-5°C. На ТЭЦ предъявляются жесткие требования к температуре основного пара 550°С (при номинальном значении параметра), а погрешность должна быть в пределах ±5°С. Очевидно, что термопара типа К не подходит для измерения температуры основного пара.

B. Термопара типа K имеет плохую устойчивость к высоким температурам, и они часто выходят за допустимые пределы после примерно одного года использования. Тем не менее, цикл капитального ремонта генераторных установок тепловых электростанций обычно составляет от 2 до 3 лет, поэтому термопара типа К выходит за допустимые пределы.

C. Допустимая погрешность термопары типа К по температуре составляет ±0,75%t. При температуре основного пара 535°С допустимая погрешность составляет ±4,01%. Система измерения температуры должна также учитывать погрешности вторичных приборов и компенсационных проводов. После расчета допустимая приведенная относительная погрешность системы измерения температуры основного пара составляет около ±1,12 %. Допустимая погрешность составляет около ±7°С по температуре, которая превысила заданные численные значения, такая система измерения температуры основного пара не может обеспечить производственные нужды.

(2) Преимущества

А Стабильность термического цикла термопары N-типа в диапазоне 250-550°C значительно выше, чем у термопары K-типа. Таким образом, использование термопары N-типа для измерения температуры основного пара позволяет повысить точность и надежность системы контроля, тем самым обеспечивая пожаробезопасную и экономичную работу генераторных установок.

B Высокотемпературная стабильность и срок службы термопары N-типа удваиваются по сравнению с термопарой K-типа и могут быть синхронизированы с циклом капитального ремонта. Следовательно, на основе успешного применения термопары N-типа для измерения температуры основного пара могут быть проведены экспериментальные исследования по использованию термопары N-типа для измерения температуры металлических стенок пароперегревателя и цилиндра, что обеспечит исправную скорость прибора и снизит частоту отказов прибора.

C Возможна замена некоторых термопар термопарами N-типа, что не только значительно упрощает типы элементов и приборов для измерения температуры, но также обеспечивает удобство и экономическую выгоду при производстве, использовании и управлении элементами для измерения температуры, датчиками и приборами.