消耗式快速微型熱電偶的應(yīng)用

摘要:詳細(xì)介紹了消耗式快速微型熱電偶的構(gòu)造特點(diǎn)技術(shù)參數(shù)和使用方法。
　　消耗式快速微型熱電偶作為一次性使用的快速熱電偶,常用于鋼鐵冶煉、冶金鑄造行業(yè)金屬液體的溫度測(cè)量,在機(jī)車(chē)車(chē)輛工業(yè)中應(yīng)用也很廣.泛,目前使用的主要類(lèi)型有鉑銠10-鉑、鉑銠13-鉑、鉑銠30-鉑銠6.鎢錸3-鎢錸25等。
1構(gòu)造及特點(diǎn)
　　消耗式快速微型熱電偶的工作原理與普通熱電偶的相同,都是利用兩種不同的金屬導(dǎo)體組合成一閉合回路來(lái)測(cè)量溫度的,其主要特點(diǎn)有:熱電偶元件小響應(yīng)速度快準(zhǔn)確度高,且每次使用后都要進(jìn)行更換,因此無(wú)需定期進(jìn)行檢定、維修和保養(yǎng),同時(shí)由于紙管不吸熱,因而可以測(cè)得真實(shí)溫度。消耗式快速微型熱電偶的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示,各部分用途為:
 
(1)外保護(hù)管(俗稱(chēng)渣帽):用于保護(hù)U形石英管順利穿過(guò)金屬熔液渣層進(jìn)入金屬熔液層面,此時(shí)外保護(hù)管熔化,石英管露出。如沒(méi)有外保護(hù)管通過(guò)金屬熔液渣層時(shí),石英管會(huì)粘結(jié)金屬熔解渣物,影響溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性。應(yīng)根據(jù)被測(cè)金屬液體的溫度選用不同的外保護(hù)管。
(2)熱電極:制作熱電偶的材料,一-般采用01mm的金屬絲制成。
(3)外紙管:用于隔熱和絕緣。
(4)高溫水泥:既用來(lái)密封、隔熱和絕緣又起到支撐U形石英管和外保護(hù)管的作用。
(5)補(bǔ)償導(dǎo)線:作為熱電極的延長(zhǎng)線和熱電偶參考端間的溫度補(bǔ)償。
(6)U形石英管:用來(lái)保護(hù)熱電偶的熱電極在穿過(guò)金屬熔液渣層時(shí)不被損壞。
2使用與保管
　　使用時(shí),將消耗式快速微型熱電偶測(cè)溫槍、穿過(guò)測(cè)溫槍的補(bǔ)償導(dǎo)線、快速測(cè)溫儀表等組成一-個(gè)閉合回路,并在測(cè)溫槍.上套上絕熱紙管放入待測(cè)的金屬熔液中進(jìn)行測(cè)量。應(yīng)根據(jù)測(cè)量的對(duì)象和范圍,選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)紙管長(zhǎng)度及測(cè)溫槍。首先選好插入的位置及深度整個(gè)動(dòng)作要快、穩(wěn),按一定角度直線插入。消耗式快速微型熱電偶浸入金屬熔液的時(shí)間為3~5s,整個(gè)測(cè)量過(guò)程不應(yīng)超過(guò)5s,時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)損壞測(cè)溫槍,測(cè)量位置應(yīng)盡可能地固定。熱電偶插入金屬溶液的深度以300~400mm為宜,測(cè)量時(shí)不可碰到爐壁或渣子上。消耗式快速微型熱電偶的存放應(yīng)保持干燥,防止受潮變形,引起絕緣電阻阻值下降，還應(yīng)避免劇烈震動(dòng),造成熱電極斷路。使用前應(yīng)盡可能地進(jìn)行烘干處理,以免在使用中發(fā)生意外。測(cè)溫槍從爐內(nèi)提出后,取下使用過(guò)的熱電偶,并裝上新的,應(yīng)停頓幾分鐘后才能進(jìn)行下次測(cè)量。不得連測(cè)連拆,否則會(huì)造成溫差波動(dòng)。
3使用上限及技術(shù)要求
　　目前使用的主要有兩類(lèi)消耗式快速微型熱電偶,即鉑銠系列和鎢錸系列，技術(shù)參數(shù)如表1所示。由于我國(guó)生產(chǎn)消耗式快速微型熱電偶的企業(yè)眾多,，沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)仍按原機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)悄耗式快速測(cè)量金屬熔體溫度用熱電偶規(guī)定:消耗式快速微型熱電偶分為普通級(jí)(P)和精密級(jí)(J)。
 
4使用前的產(chǎn)品檢驗(yàn)
　　消耗式快速微型熱電偶的檢驗(yàn)分為生產(chǎn)產(chǎn)家的出廠檢驗(yàn)、型式檢驗(yàn)和入庫(kù)檢驗(yàn)。出廠檢驗(yàn)是廠家按照有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行逐批、逐次檢驗(yàn)。入庫(kù)檢驗(yàn)則是用戶(hù)有選擇地對(duì)生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量有影響的項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn),檢驗(yàn)項(xiàng)目主要有:回路電阻、絕緣電阻、快速熱電偶的熱響應(yīng)時(shí)間等。絕緣電阻的檢驗(yàn)包含熱電極與渣帽、熱電極與高溫水泥、熱電極與紙管三個(gè)部分。
5如何減小高頻強(qiáng)電磁場(chǎng)下的測(cè)量誤差
　　在許多場(chǎng)合下電磁場(chǎng)是影響測(cè)量準(zhǔn)確度的重要因素。如何屏蔽和濾除電磁干擾已有較成熟的理論和經(jīng)驗(yàn),但對(duì)于那些必須在強(qiáng)電磁場(chǎng)下進(jìn)行的溫度測(cè)量(如在高頻感應(yīng)加熱爐內(nèi)的溫度測(cè)量)而言,單靠濾波和屏蔽仍無(wú)法達(dá)到滿(mǎn)意的效果。
　　消耗式快速微型熱電偶具有使用簡(jiǎn)單可靠及價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn),但是由于其本身及其傳輸線是金屬材料,在高頻強(qiáng)電磁場(chǎng)下會(huì)感應(yīng)出較大的電流,從而給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)很大的誤差:①感應(yīng)電流在儀表輸入回路.上產(chǎn)生電勢(shì)并與有用信號(hào)疊加在-起然后送入顯示儀表,對(duì)后者的示值造成影響;②感應(yīng)電流在金屬中產(chǎn)生的歐姆熱,會(huì)加熱感溫元件并使其溫度升高,結(jié)果必然導(dǎo)致感溫元件的溫度與被測(cè)物體的真實(shí)溫度不一致，從而出現(xiàn)錯(cuò)誤示數(shù)。對(duì)于第1種情況,可以在儀表輸入端增設(shè)濾波環(huán)節(jié)加以削弱,但是很難徹底消除。這是因?yàn)槿肷潆姶挪ㄅc儀表輸入回路中的感應(yīng)電流所建立起來(lái)的反射電磁波之間相互作用,特別是由于儀表輸入回路周?chē)矬w對(duì)電磁波吸收程度不同(或反射程度不同)的緣故,因此濾波之后仍有直流分量干擾儀表示值,有時(shí)這一干擾是非常嚴(yán)重的。對(duì)于第2種情況,即由于在感溫元件和傳輸線中產(chǎn)生的歐姆熱而造成的誤差,很難單獨(dú)區(qū)分出來(lái)加以修正。
　　用消耗式快速微型熱電偶測(cè):量高頻強(qiáng)電磁場(chǎng)溫度的具體措施有:
(1)盡可能減小金屬元件的厚度,減小金屬傳輸線的直徑,并選用電導(dǎo)率低導(dǎo)磁率低的材料制作傳輸線和元件,以便減小影響;
(2)盡量減小處于電磁場(chǎng)中閉合回路的環(huán)包面積,以減小感應(yīng)電流;
(3)在儀表輸入端增設(shè)濾波電容;
(4)仔細(xì)調(diào)整元件和傳輸線的走向，力求減弱電磁耦合,這是一.種較為有效的辦法;
(5)必要時(shí)可采取停機(jī)'測(cè)溫的方法,即關(guān)掉電器設(shè)備,在沒(méi)有電磁場(chǎng)的條件下測(cè)溫,待溫度測(cè)量完畢后再開(kāi)機(jī)工作。