作為常用的
溫度傳感器之一的熱電偶（包括K分度、E分度、T分度等）測(cè)溫元件，其長(zhǎng)期穩(wěn)定性是一個(gè)非常重要的技術(shù)指標(biāo)，尤其是對(duì)于燃煤發(fā)電廠這類維修難度較大的企業(yè)，更是如此。通俗地說(shuō)：所謂產(chǎn)品的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，它體現(xiàn)了當(dāng)將其安裝到設(shè)備上以后，能使用多長(zhǎng)時(shí)間而又不改變其精確度，對(duì)于用戶而言，長(zhǎng)期穩(wěn)定性的時(shí)間就越長(zhǎng)越好。
因此，如何能使熱電偶測(cè)溫元件是具有更長(zhǎng)的使用壽命，是每個(gè)熱電偶生產(chǎn)廠家必須充分重視和解決好的重要問(wèn)題；而決定熱電偶測(cè)溫元件長(zhǎng)期穩(wěn)定性好與不好的最重要的因素，我們認(rèn)為，依次是材料的選擇和工藝制定與實(shí)施。
○熱電偶測(cè)溫元件的基本結(jié)構(gòu)
熱電偶測(cè)溫元件的基本結(jié)構(gòu)通常由熱電偶絲材（裸絲）、鎧裝導(dǎo)線（材料）、補(bǔ)償導(dǎo)線、外保護(hù)管以及其他輔助安裝配件如螺紋、法蘭、卡套、接線盒、插頭等組成。不同的工況環(huán)境，就有不同的結(jié)構(gòu)。
○生產(chǎn)熱電偶測(cè)溫元件的主要材料及其長(zhǎng)期穩(wěn)定性的分析
生產(chǎn)熱電偶測(cè)溫元件的主要材料包括熱電偶絲材（裸絲）、鎧裝導(dǎo)線、絕緣材料、外保護(hù)管、補(bǔ)償導(dǎo)線以及安裝固定配件（例如螺紋、法蘭、接線盒、接插件等），分述如下：
1． 熱電偶絲材——熱電偶的核心材料，它決定了熱電偶的精度能否達(dá)到所需要的等級(jí)，以及所能測(cè)量的溫度范圍；不同分度號(hào)的熱電偶絲材，由不同的兩種合金絲組成，分別為正極與負(fù)極；例如：K分度號(hào)熱電偶絲材，其正負(fù)極的合金材料分別是鎳鉻（NiCr）與鎳硅（NiSi）或鎳鋁（NiAl）。
決定熱電偶絲材的精度和使用壽命的最主要因素，是其兩極合金的成分組成，下表所列的是國(guó)產(chǎn)絲材（K分度）與德國(guó)絲材的化學(xué)成分對(duì)照表：
K分度偶絲化學(xué)成分對(duì)照表
從上表中可以看到，德國(guó)絲材的化學(xué)成分中添加了不少其它的稀有元素，從而確立了德國(guó)絲材所具有的優(yōu)良的精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性能。
關(guān)于熱電偶絲材，有一個(gè)誤區(qū)要明確，以K分度熱電偶為例，很多人都認(rèn)為它可以測(cè)量到1300℃，這沒(méi)錯(cuò)，其熔點(diǎn)可達(dá)到1370℃；但是，上升到這個(gè)溫度能用多久，這不但與絲材本身的抗高溫氧化性能有關(guān)，而且與其配套的保護(hù)層材質(zhì)、絕緣材料、外保護(hù)管等都有關(guān)系；例如，如果用普通不銹鋼（比如1Cr18Ni9Ti）做外保護(hù)管，那么其最高溫度也就是800~900℃左右；因此，說(shuō)到熱電偶的最高測(cè)量溫度問(wèn)題，必須與其使用壽命和配套的材料的耐溫性能結(jié)合起來(lái)。
2． 鎧裝導(dǎo)線（鎧裝材料）
（1） 鎧裝導(dǎo)線的構(gòu)成
（2） 影響鎧裝導(dǎo)線長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素主要有三個(gè)方面：首先是鎧裝合金層的合金成分是什么，合金成分是否齊全？因?yàn)閷?duì)于不同的工況環(huán)境和溫度范圍，應(yīng)該選用不同的合金，以適應(yīng)實(shí)際使用的需用。常用的鎧裝合金層材質(zhì)及適用工況如下表：
對(duì)于燃煤發(fā)電廠使用的鎧裝熱電偶，在900℃以內(nèi)的工況條件下，我們推薦使用鎧裝合金層材質(zhì)為AISI316或AISI316L的德國(guó)產(chǎn)品，這是耐酸耐油耐堿或腐蝕的最好材質(zhì)之一，尤其是使用在鍋爐壁溫測(cè)量汽缸壁溫的測(cè)量上，其使用壽命可達(dá)到一個(gè)大修期（60個(gè)月）；在這種合金中，其成分分別含有Cr17.06%、Ni10.53%、Mo2.10%、Mn1.13%、Si0.49%、N0.06%及P0.03%（德國(guó)材料配方）；在這些成分中，微量元素是否含有非常關(guān)鍵，它們的存在與否反映在合金的性能上，就表現(xiàn)為是否會(huì)生銹、受到腐蝕和裂開等情況（圖片說(shuō)明這種現(xiàn)象）。目前使用該種材質(zhì)的鎧裝熱電偶用于上述壁溫測(cè)量的廠家有：廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司（2×1000MW），廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司黃埔發(fā)電廠（2×300MW）、廣東陽(yáng)西海濱電力發(fā)展有限公司（2×600MW超臨界機(jī)組）、廣東湛江電力有限公司（4×300MW）、粵電集團(tuán)珠海發(fā)電廠（2×700MW）、粵電集團(tuán)沙角C電廠（3×600MW）、廣東珠海金灣發(fā)電有限公司（2×660MW）等單位，均取得了預(yù)期的效果。
影響鎧裝熱電偶導(dǎo)線長(zhǎng)期穩(wěn)定性的第二個(gè)因素是絕緣填充物（通常是Al2O3或MgO）的純度夠不夠，純度不夠，會(huì)很快降低鎧裝熱電偶的絕緣強(qiáng)度 ，進(jìn)而影響其測(cè)量的準(zhǔn)確性。第三個(gè)因素是鎧裝熱電偶導(dǎo)線生產(chǎn)過(guò)程中的退火時(shí)間和退火溫度是否符合生產(chǎn)規(guī)程的要求，如果達(dá)不到要求，鎧裝熱電偶容易出現(xiàn)開裂等情況。這一點(diǎn)我在2009年《世界儀表與自動(dòng)化》專業(yè)期刊第四期的文章“鎳荃熱電偶的高溫性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性”中進(jìn)行過(guò)討論。
我公司使用的鎧裝熱電偶導(dǎo)線，是德國(guó)MiL公司的產(chǎn)品，而且我公司是MiL公司在中國(guó)的總代理商。
3． 絕緣材料
用于熱電偶的絕緣材料主要有兩大類，一是用物鎧裝熱電偶導(dǎo)線填充物的絕緣材料，如上所述，通常為Al2O3或MgO，其純度均要求≥96%，以確保其在高溫情況下絕緣性能不會(huì)降低；二是用于補(bǔ)償導(dǎo)線絕緣層的絕緣材料，通常有氟塑料，硅膠和PVC；由于PVC的耐油性能較差，故通常不選用其作為絕緣層材料。對(duì)于氟塑料的絕緣材料，其耐腐蝕性能良好，但應(yīng)注意氟塑料材料，有兩大類，一類叫做聚四氟（F4），其最高耐溫通常在200℃；另一類叫聚全氟（PTF），其最高耐溫可達(dá)到260℃甚至更高，而且耐腐蝕性能比F4要強(qiáng)得多。氟塑料有一個(gè)明顯的不足是使用時(shí)間長(zhǎng)時(shí)會(huì)變硬；因此可以考慮選用硅橡膠作為絕緣層材料，同樣是有較好的耐油性能，而且不會(huì)象氟塑料那樣容易變硬；
4． 外保護(hù)管的使用壽命取決于其合金的材質(zhì)；在一般情況下，選用AISI304L或1Cr18Ni9Ti材質(zhì)的不銹鋼保護(hù)管聲均可以；對(duì)于有較強(qiáng)腐蝕氣氛（例如酸堿或油污等）的環(huán)境，應(yīng)選用316或316L或316Ti材質(zhì)的外保護(hù)管，只要是成分齊全，應(yīng)該不會(huì)出現(xiàn)銹蝕等現(xiàn)象；問(wèn)題是國(guó)產(chǎn)的許多不銹鋼材料，其成分均不夠齊全，甚至出現(xiàn)311、211等材質(zhì)的情況，導(dǎo)致外保護(hù)管出現(xiàn)銹蝕、磨斷、開裂等現(xiàn)象，進(jìn)而影響了熱電偶的使用壽命。
我公司用燃煤發(fā)電廠的外保護(hù)管，除有特別要求外，均選用AISI316L材質(zhì)的保護(hù)管，力求產(chǎn)品有更長(zhǎng)的使用壽命。
5． 補(bǔ)償導(dǎo)線
在充分考慮上述因素的前提下，再進(jìn)行材料與零配件的選擇。選擇好材料與零配件之后，要確定生產(chǎn)工藝，首先要做的是如何焊接好熱電偶絲材并做好絕緣保護(hù)，以確保長(zhǎng)期穩(wěn)定；其次是生產(chǎn)環(huán)境必須保護(hù)較穩(wěn)定的溫度和濕度，以確保生產(chǎn)過(guò)程中熱電偶的絕緣電阻穩(wěn)定可靠；第三，每支產(chǎn)品必須經(jīng)過(guò)至少三道檢測(cè)，即第一是對(duì)熱電絲材的檢測(cè)（精度、分度號(hào)）等，第二是生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)（精度、絕緣電阻強(qiáng)度、具體尺寸等），第三是入庫(kù)前的全面檢測(cè)（精度、絕緣電阻強(qiáng)度、具體尺寸、安裝固定方式等），依照國(guó)家檢定規(guī)程的要求，無(wú)一遺漏地進(jìn)行檢測(cè)，以確保產(chǎn)品的合格。
綜上所述，一支熱電偶
溫度傳感器，要使其具體良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，材料的選擇和工藝的確定是關(guān)鍵！正所謂“巧婦難為無(wú)米之炊”沒(méi)有好的材料，沒(méi)有合適的生產(chǎn)工藝，肯定就做不出具有優(yōu)異長(zhǎng)期穩(wěn)定性能的產(chǎn)品。
我公司致力于用德國(guó)進(jìn)口材料，生產(chǎn)替代進(jìn)口的各類熱電阻、熱電偶、雙金屬溫度計(jì)等產(chǎn)品，不斷吸收和改進(jìn)德國(guó)廠家的生產(chǎn)工藝；經(jīng)過(guò)十多年的努力，我公司的產(chǎn)品在發(fā)電行業(yè)得到了較廣泛的應(yīng)用，目前已有至少15家燃煤發(fā)電廠在使用我公司的產(chǎn)品。我們堅(jiān)信，把長(zhǎng)期穩(wěn)定性能優(yōu)異的產(chǎn)品應(yīng)用至燃煤發(fā)電廠上，一定會(huì)受到廣大燃煤發(fā)電
