龔會(huì)茹 李瑞

【摘 要】以推廣熱電偶應(yīng)用為前提，針對(duì)熱電偶運(yùn)用過(guò)程中存在的問(wèn)題展開(kāi)分析，并且介紹了熱電偶分類(lèi)與特征，最后闡述了熱電偶應(yīng)用影響因素以及解決對(duì)策，了解到提高熱電偶穩(wěn)定性與安全性的有效舉措，為今后工業(yè)設(shè)備運(yùn)行以及行業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】熱電偶；非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶；測(cè)量點(diǎn)；熱輻射

隨著我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化程度日益加深，我國(guó)工業(yè)設(shè)備日趨完善，現(xiàn)代化水平越來(lái)越高，熱電偶作為其重要的組成部分，必須要加以重視，否則就會(huì)因?yàn)槭褂梅椒ú划?dāng)而產(chǎn)生相應(yīng)的誤差，進(jìn)而帶來(lái)相應(yīng)的問(wèn)題，必須要做好熱電偶檢驗(yàn)工作，將誤差控制在最小的范圍內(nèi)。

1 熱電偶的分類(lèi)及其特點(diǎn)

標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了熱電偶熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系，有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)分度表，允許存在一定誤差的熱電偶[1]。

非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶一般沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于測(cè)量一些特殊的場(chǎng)合，使用范圍和數(shù)量級(jí)比標(biāo)準(zhǔn)熱電偶要小，組成熱電偶的熱電極必須牢固的焊接在一起，兩個(gè)熱電極之間應(yīng)有比較好的絕緣，防止發(fā)生短路；補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要牢固可靠，保護(hù)套管要保證熱電極與外界的介質(zhì)充分隔離，以保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作。

2 熱電偶應(yīng)用常見(jiàn)問(wèn)題

2.1 熱電偶材質(zhì)本身存在不均質(zhì)

熱電偶在進(jìn)行安裝的時(shí)候必須要結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行安裝，在爐內(nèi)安裝的時(shí)候必須要保障其位置在 30 厘米左右，從而局限了熱電偶的檢測(cè)范圍，為了真正的體現(xiàn)出溫度方位只有從測(cè)量端開(kāi)始的 30 厘米[2]。如果熱電偶處于高溫地區(qū)，就會(huì)因?yàn)椴馁|(zhì)問(wèn)題而直接影響到檢測(cè)誤差，比如檢測(cè)的時(shí)候，如果熱電偶絲的材質(zhì)是均勻的，那么整個(gè)回路和檢測(cè)結(jié)果與距離并沒(méi)有關(guān)系，但是，沒(méi)有一個(gè)物質(zhì)是絕對(duì)均勻的，尤其是均勻性比較差的物質(zhì)會(huì)逐步的產(chǎn)生熱動(dòng)式，進(jìn)而形成了誤差。

2.2 熱電偶絲所產(chǎn)生的不均質(zhì)

大部分新的熱電偶在使用的初始階段往往為了能夠滿(mǎn)足電動(dòng)勢(shì)的需求，隨著時(shí)間的推移，就會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)一定的形變，比如工業(yè)爐內(nèi)的熱電偶就會(huì)隨著熱電偶絲的溫度增強(qiáng)不斷的惡化一部分，所有的溫度梯度場(chǎng)就會(huì)隨之疊加，并且會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差。在進(jìn)行實(shí)際檢查的時(shí)候，往往會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)熱電偶部件出現(xiàn)問(wèn)題，一旦進(jìn)行常規(guī)設(shè)備檢查的時(shí)候，其本身是合格的，主要就是因?yàn)椴痪鶆驘犭娕冀z產(chǎn)生的。即熱電偶的不合格率和它的檢測(cè)長(zhǎng)度變化成正比，如果熱電偶絲材質(zhì)沒(méi)有發(fā)生影響，那么電動(dòng)勢(shì)所帶來(lái)的誤差和自身不同材料和溫度也有著十分緊密的聯(lián)系。

2.3熱電偶的分流誤差

滲碳爐中的熱電偶往往會(huì)因?yàn)楣ぷ鞑痪弥蟪霈F(xiàn)計(jì)量誤差，其主要原因就是因?yàn)闊犭娕嫉姆至髡`差造成的。一般測(cè)量爐溫的時(shí)候會(huì)選擇鎧裝熱電偶。如果溫度超過(guò) 800℃之后，就會(huì)導(dǎo)致絕緣電阻下降，熱電偶值出現(xiàn)了異常[3]。必須要結(jié)合均質(zhì)回路定則，熱電偶測(cè)溫往往與測(cè)量端和參考端溫度有關(guān)，與中間溫度分布無(wú)關(guān)。但是因?yàn)殒z裝熱電偶絕緣物往往屬于粉末狀氧化鎂，溫度每升高100℃就會(huì)降低絕緣電阻，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致分流過(guò)程中產(chǎn)生了一定的誤差。

3 熱電偶實(shí)際應(yīng)用

3.1 熱電偶應(yīng)用影響因素

3.1.1 測(cè)量點(diǎn)的位置

測(cè)量點(diǎn)在選擇的時(shí)候必須要重視測(cè)量位置的選擇，尤其在生產(chǎn)過(guò)程中必須要嚴(yán)格的控制角度進(jìn)行調(diào)整，熱電偶安裝完成之后，往往會(huì)在傳感器較長(zhǎng)的方向產(chǎn)生熱流，大部分情況下，如果環(huán)境溫度比較低就會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的熱損失，所以，被測(cè)物體溫度過(guò)高或者過(guò)低的時(shí)候都會(huì)與熱電偶產(chǎn)生一定的溫差，熱傳導(dǎo)過(guò)程中的誤差和測(cè)量點(diǎn)位置息息相關(guān)，與位置和管材的材料有著緊密的聯(lián)系。目前，比較常見(jiàn)的管材包括了金屬管以及陶瓷材料，金屬材料本身的傳熱性比較高，往往會(huì)設(shè)計(jì)較深的位置，陶瓷材料選擇的位置比較淺，工程測(cè)量和插入深度與測(cè)量的對(duì)象有著十分緊密的聯(lián)系，比如流動(dòng)的液體以及氣流溫度等測(cè)量程序會(huì)更加繁瑣，其主要數(shù)據(jù)必須要由實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程決定。

3.1.2 熱輻射的影響

如果爐內(nèi)的溫度比較高，熱電偶就會(huì)因?yàn)闊彷椛涠霈F(xiàn)加熱的現(xiàn)象，如果爐內(nèi)的氣體出現(xiàn)了變化，就會(huì)導(dǎo)致熱電偶和爐壁之間存在著溫差，在進(jìn)行能量交換的時(shí)候也會(huì)存在著誤差，熱阻抗就會(huì)增加。如果測(cè)量物質(zhì)為熔體的時(shí)候可以根據(jù)爐渣的沉積現(xiàn)象增加熱電偶的相應(yīng)時(shí)間，從而會(huì)導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)降低。為了能夠有效的減少檢測(cè)誤差，必須要做好抽檢工作，比如連續(xù)高溫感應(yīng)熱電偶以及消耗類(lèi)型進(jìn)行檢測(cè)，在校準(zhǔn)連續(xù)的時(shí)候?qū)犭娕歼M(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)。

3.2解決熱電偶中存在問(wèn)題的主要措施

3.2.1 鎧裝熱電偶直徑

對(duì)于長(zhǎng)度為9m的 K 型鎧裝熱電偶，往往會(huì)在進(jìn)行熱電偶中間部位加熱。根據(jù)多年來(lái)的實(shí)驗(yàn)表明，分流誤差大小和直徑平方根成反比，分流誤差與直徑有著十分緊密的聯(lián)系，隨著直徑越細(xì)，分流誤差就會(huì)越大。所以，為了能夠減少分流誤差帶來(lái)的影響必須要選擇直徑比較大的鎧裝熱電偶。

3.2.2 中間部位的溫度

熱電偶中間穩(wěn)定過(guò)高也是形成分流誤差的主要因素之一，所以，在進(jìn)行熱電偶檢測(cè)的時(shí)候，應(yīng)該盡量的避免在高溫的狀態(tài)下，將溫度控制在 800℃以下，同時(shí)還必須要控制好測(cè)溫距離，一般情況下測(cè)量端的距離越遠(yuǎn)，所產(chǎn)生的分流誤差也就會(huì)越大，所以，必須要盡量的避免在測(cè)量端位置加熱。

3.2.3 熱電偶絲的電阻

如果鎧裝熱電偶直徑相同的時(shí)候，分流誤差就會(huì)隨著熱電偶絲的電阻增大而增加，所以，為了能夠有效的減少誤差的出現(xiàn)，必須要將電阻控制在最小的范圍內(nèi)，最好選擇電阻比較小的熱電偶絲。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)如今熱電偶的使用在工業(yè)行業(yè)中已經(jīng)非常普遍，尤其是溫度傳感器，盡管該傳感器的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但若實(shí)際應(yīng)用期間缺乏對(duì)細(xì)節(jié)的重視，必然會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。為此，操作人員需要使用有效舉措消除誤差，提升檢驗(yàn)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]董清鋒，張飛，李曉宏，陳菲.熱電偶在循環(huán)流化床氣化爐應(yīng)用中的問(wèn)題與對(duì)策[J].化工自動(dòng)化及儀表，2017，44（12）：1175-1177+1184.

[2]劉洪波.XDB-WRKK-A新型表面測(cè)溫?zé)犭娕荚跉饣癄t的應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀表，2017，32（06）：68-70.

[3]郝曉劍，段向港，昝清波，張根甫，周漢昌.階躍溫度場(chǎng)在熱電偶時(shí)間常數(shù)測(cè)試中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技論文，2017，12（11）：1285-1289.