淺析熱電偶測溫原理及應(yīng)用

摘要:在鋼鐵冶金工業(yè)的中，對溫度的科學(xué)控制一直是重要的工作內(nèi)容,溫度決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，同時與效率存在著緊密的聯(lián)系，進(jìn)而可能影響到整體流程和情況。熱電偶是在鋼鐵冶金工業(yè)中主要的測溫應(yīng)用原件，對該機(jī)械元件的科學(xué)應(yīng)用。主要對熱電偶的測溫原理進(jìn)行了介紹和分析，并在此基礎(chǔ)上,熱電偶在選型和應(yīng)用中的問題，旨在為我國鋼鐵冶金工業(yè)中對熱電偶的科學(xué)應(yīng)用提供支持。
一、引言
　　溫度是冶金工業(yè)中重要的影響因素，想要保證產(chǎn)品的質(zhì)量，必須通過相應(yīng)的手段將溫度控制在一定的范圍之內(nèi)這就需要企業(yè)在作業(yè)的過程中，進(jìn)行溫度測試和控制的技術(shù)發(fā)展，以保證技術(shù)的應(yīng)用能夠適應(yīng)現(xiàn)代工藝的需要。在溫度測量儀表中。熱電偶是其中非常重要的組成部分，通常是通過熱電偶對溫度進(jìn)行直接的測量，之后在將溫度轉(zhuǎn)化為電動勢信號，在電信號儀表的配合應(yīng)用中，進(jìn)行正確地溫度測量。在熱電偶的實際應(yīng)用中，其外形差別較大，但是在測溫原理方面都是相一致的,熱電偶通常是與溫度儀表進(jìn)行配合使用。
二，熱電偶測溫基本原理
　　熱電偶的應(yīng)用對于冶金工業(yè)溫度測量技術(shù)的應(yīng)用是重要的，但是對其錯誤的使用卻可能對造成不良影響。由于熱電偶在工業(yè)過程中所產(chǎn)生的重要作用，要求人們在對其應(yīng)用時，需要保證應(yīng)用措施的科學(xué)性，并且需要對其基本測溫原理進(jìn)行熟練掌握,這樣才能夠保證在對其應(yīng)用中，不會出現(xiàn)問題而影響工業(yè)的正常進(jìn)行。對熱電偶的測溫原理進(jìn)行介紹和分析，主要內(nèi)容有以下幾點。
(一)熱電效應(yīng)
　　熱電偶測量溫度的基本原理是熱電效應(yīng)。將A和B兩種不同的導(dǎo)體首尾相連組成閉合回路，如果兩連接點溫度(T,Ty不同，則在回路中就會產(chǎn)生熱電動勢EAB（t,t0）形成熱電流，這就是熱電效應(yīng)。熱電偶就是將A和B兩種不同的金屬材料端焊接而成。A和B稱為熱電極，焊接的一端是接觸熱場的T端稱為工作端或測量端，也稱熱端;未焊接的一燭(接引線)處在溫度T稱為自由端或參考端，也稱冷端。T與T0的溫差愈大，熱電偶的輸出熱電動勢愈大;溫差為0時，熱電偶的輸出電動勢為0mV;因此，可以用測熱電動勢大小衡量溫度的大小。
 
(二)熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償
　　由于熱電偶的材料般貴重(特別是采用貴金屬時).而測溫點到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本,通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi),連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時必須注意型號相配極性不能接錯，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。
三、熱電偶的選型與應(yīng)用
　　熱電偶在工業(yè)溫度測量儀表中的應(yīng)用是中重要的，科學(xué)地對其進(jìn)行應(yīng)用能夠為工業(yè)作業(yè)的順利進(jìn)行以及產(chǎn)品質(zhì)量的保證以供支持。熱電偶在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)實際需求的不同而對其類型進(jìn)行選擇，熱電偶的選型與其應(yīng)用效果關(guān)系密切，保證科學(xué)地選型是保證其應(yīng)用效果充分發(fā)揮的重要保障措施。下面對熱電偶的選型和應(yīng)用，主要內(nèi)容如下。
(一)熱電偶選型
1、鎧裝熱電偶
　　鎧裝熱電偶通常由鎧裝偶元件安裝固定裝置和接線裝置等主要部件組成。吹氣型鎧裝熱電偶是一種專用鎧裝熱電偶。吹氣型鎧裝熱電偶結(jié)構(gòu)原理是在鎧裝熱電偶感溫元件和外保護(hù)管之間構(gòu)成一定的氣路，在氣路中，通人大于1.03℃105Pa的惰性氣體，以排除或減少熱電偶在高溫、高壓條件下,還原氣體的滲人從而延長了鎧裝熱電偶的使用壽命。鎧裝熱電偶測溫范圍大，反應(yīng)速度快，外徑小、溫度變化反應(yīng)迅速，安裝方便使用壽命長,氣密性好，機(jī)械強(qiáng)度好。可在有震動、低溫、高溫條件下使用。
2、裝配熱電偶
　　裝配熱電偶與顯示儀表配套,在200-1600℃范圍內(nèi)對氣體、液體介質(zhì)以及固體表面溫度進(jìn)行檢測，廣泛應(yīng)用于航空、原子能、石油、化工、冶金、機(jī)械等工業(yè)部門和科技領(lǐng)城。裝配熱電偶通常由感溫元件、保護(hù)管、接線盒及安裝固定裝置等主要部件組成。高爐熱風(fēng)爐熱電偶是一種專用的裝配熱電偶。
3，熱套式電偶
　　熱套式電偶主要用于測量蒸汽管道及鍋爐溫度。熱電偶采用熱套保護(hù)管與鎧裝熱電偶(均為絕緣型)可分離方式，使用時，用戶可將熱套焊接或機(jī)械固定在設(shè)備上，然后裝上電偶就可工作,它的優(yōu)點是提高了保護(hù)管的工作壓力和使用壽命，又便于電偶的維修或更換，目前這種結(jié)構(gòu)形式被國外廣泛采用。熱套式電偶還包括煙道、風(fēng)道熱電偶、高溫高壓熱電偶、中溫中壓熱電偶、低溫低壓熱電偶。
(二)熱電偶的應(yīng)用
　　熱電偶可選擇兩種方式:工作模式(選擇兩支熱電偶中的高選值進(jìn)行燃燒控制)維護(hù)模式(當(dāng)任何一支熱電偶出現(xiàn)故障時，輸入信號自動切換到另一支熱電偶)。在一般情況下，溫度控制器只使用其中一支熱電偶信號，而另一支熱電偶信號僅作監(jiān)視用。熱電偶所測溫度作為溫度調(diào)節(jié)器的輸人信號，溫度調(diào)節(jié)器的輸出信號經(jīng)過處理作為空氣，煤氣調(diào)節(jié)器的設(shè)定值控制空氣、煤氣閥門開度,最終實現(xiàn)對加熱溫度的控制。熱電偶測溫的準(zhǔn)確可靠是熱工制度正確執(zhí)行、熱軋產(chǎn)品質(zhì)量得以保證的重要前提。
　　熱電偶實際應(yīng)用中具有實用性強(qiáng)的特點，在工業(yè)溫度測量中的作用受到了人們的充分肯定。但是在熱電偶的實際應(yīng)用中，也發(fā)現(xiàn)了其存在的缺點和不足，通過熱電偶進(jìn)行測溫存在溫度上限，因此對測溫效果的正確率存在著一定影響。對于這一問題,需要通過對其它技術(shù)的和應(yīng)用，來彌補(bǔ)熱電偶所產(chǎn)生的問題。