測溫?zé)犭娕嫉脑砑艾F(xiàn)場應(yīng)用

摘要:溫度測量在冶金生產(chǎn)中有著重要的意義,，而鋼鐵企業(yè)中溫度的測量大部分都采用的是熱電偶測溫,。本文的主要目的是講解熱電偶是怎么測量溫的原理以及熱電偶在現(xiàn)場的應(yīng)用,。
1溫度測量的基本知識(shí)
       溫度與人們的生活有著息息相關(guān),，例如家用電冰箱,、電飯煲,、微波爐和空調(diào),都是通過溫度來實(shí)現(xiàn)控制的,。工業(yè)生產(chǎn)中溫度測量及控制也是非常普遍的,例如煉鐵高爐熱風(fēng)爐自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)中,爐頂溫度的控制及測量;煉鋼熱軋加熱爐中爐膛溫度的測量就是通過熱電偶來進(jìn)行測溫的,。那么,什么是溫度呢?
①溫度的定義:就是把物體是冷還是熱具體的量化出來。
②溫標(biāo):溫度數(shù)值的表示方法稱為溫標(biāo),。溫標(biāo)可以分為四種:攝氏溫標(biāo),、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國際實(shí)用溫標(biāo).它們各有各有的定義,并且相互之間有轉(zhuǎn)換公式,。如表1,。

③溫度測量方法,。
       根據(jù)被測量對(duì)象與測溫元件之間是否接觸與否,如果接觸就是接觸測量,如用熱電偶和熱電阻測量現(xiàn)場的溫度就是接觸測量。如果不相接觸就是非接觸測量,如紅外線測溫儀和高溫輻射計(jì)測量溫度,。
2熱電偶的工作原理
2.1熱電效應(yīng)
       1821年,物理學(xué)家塞貝克做了一個(gè)嘗試性的實(shí)驗(yàn),從中總結(jié)得出的熱電效應(yīng),。具體操作步驟是:將兩種密度有差異的導(dǎo)體鉸接在一起,構(gòu)建成閉合回路。先用一只酒精燈去燒結(jié)點(diǎn),，發(fā)現(xiàn)隨著用酒精燈燒的結(jié)點(diǎn)的顏色發(fā)生變化,放在閉合回路中的直流毫伏表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);與此同時(shí)并沒有撤去第一只酒精燈,用另一只酒精燈去燒另外一個(gè)結(jié)點(diǎn),發(fā)現(xiàn)隨著酒精燈燒的另-結(jié)點(diǎn)的顏色和前一個(gè)結(jié)點(diǎn)的顏色漸漸接近,觀察到閉合回路中的直流毫伏表的指針偏轉(zhuǎn)角也隨著逐漸減小,，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的顏色-樣時(shí),直流毫伏表的指針指在零上。閉合回路就是所說的熱電偶傳感器,兩個(gè)導(dǎo)體就是組成熱電偶的兩個(gè)電極,兩個(gè)結(jié)點(diǎn)就分別是熱電偶的冷端和熱端,。
2.2熱電偶熱電勢的組成
2.2.1兩導(dǎo)體的接觸電勢
       兩導(dǎo)體的密度不-樣時(shí),，這兩種導(dǎo)體之間就會(huì)互相擴(kuò)散自由電子，當(dāng)然,密度大的向密度小的擴(kuò)散的自由電子比密度小的向密度大的擴(kuò)散的自由電子數(shù)多,。所以,最后相當(dāng)于密度大的失去電子,所以就帶正電,密度小的得到電子,所以就帶負(fù)電,。因此就在兩種導(dǎo)體接觸點(diǎn)的位置上產(chǎn)生電動(dòng)勢,因?yàn)檫@個(gè)電勢在兩導(dǎo)體的接觸點(diǎn)處,把它叫做兩導(dǎo)體的接觸電勢.記為B.6T).E為電動(dòng)勢,A,B為熱電偶的兩個(gè)電極,T為結(jié)點(diǎn)處的溫度。A為高電位,B為低電位,。如果導(dǎo)體的密度存在一定的差異時(shí),就會(huì)在兩導(dǎo)體相接觸的地方形成兩導(dǎo)體的接觸電勢,。兩導(dǎo)體的接觸電勢的數(shù)值與兩導(dǎo)體接觸點(diǎn)處的溫度高低有關(guān),溫度越高兩導(dǎo)體的接觸電勢就越大，規(guī)定低電位指向高電位的方向是接觸電動(dòng)勢的方向,。由于測溫?zé)犭娕嫉幕芈分杏袃蓚€(gè)相接觸的點(diǎn)就會(huì)在兩個(gè)接觸點(diǎn)處形成電勢,所以測溫?zé)犭娕嫉幕芈分写嬖趦蓚€(gè)接觸電勢,。
2.2.2單一導(dǎo)體的溫差電勢
       當(dāng)導(dǎo)體兩端的溫度不同時(shí),假設(shè)T大于T。單一導(dǎo)體熱度高的與熱度低的之間就會(huì)存在互相擴(kuò)散電子的現(xiàn)象,。當(dāng)然,，溫度高的擴(kuò)散的多,溫度低的擴(kuò)散的少。最終導(dǎo)致熱度高的端逸失了一些電子,，所以熱度高的就帶正電,熱度低的端就得到了一些電子,所以熱度低的端就帶負(fù)電,。這樣就在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生了溫差電勢。當(dāng)導(dǎo)體的兩個(gè)端部存有熱度差值的時(shí)候,就會(huì)在單一導(dǎo)體的兩頭形成溫差電動(dòng)勢,。單一導(dǎo)體的溫差電勢的大小和該導(dǎo)體的密度之間有一定的關(guān)系,單一導(dǎo)體的溫差電勢的方向:規(guī)定是從低溫端指向高溫端,。由于測溫?zé)犭娕奸]合回路中含有兩種不一樣的導(dǎo)體,所以測溫?zé)犭娕蓟芈分芯痛嬖趦蓚€(gè)溫差電勢。
2.2.3閉合回路中總電勢
       熱電偶回路中共有四個(gè)電勢分別是E_AB（T）,E_AB（T0）,E_A（T,，T0）和E_B（T,，T0）。依據(jù)電路分析課程中學(xué)過的基本知識(shí),，可以很容易的寫出熱電偶回路中總電勢,。E_AB（T，T0）為熱電偶回路中的總電勢,。
       從上面所闡述的內(nèi)容可以得出,測溫?zé)犭娕夹纬蔁犭妱菀獫M足的條件:①兩電極的材質(zhì)不同也就是說兩種導(dǎo)體的密度必須有差異,。②兩結(jié)點(diǎn)的溫度不同即結(jié)點(diǎn)溫度T和結(jié)點(diǎn)溫度T。不相等,。③必須形成閉合回路,。
3熱電偶的應(yīng)用
3.1測量現(xiàn)場的溫度
       測量加熱爐爐膛溫度,，要將熱電偶插入到爐膛中,熱電偶的熱端處在加熱爐的爐膛中，冷端在現(xiàn)場環(huán)境中,。此時(shí)測溫,，-定要考慮到熱電偶的冷端溫度是否在零攝氏度,如果冷端不在零攝氏度要考慮冷端溫度補(bǔ)償。
3.2溫度補(bǔ)償?shù)膯栴}
       當(dāng)然溫度補(bǔ)償就需要用補(bǔ)償導(dǎo)線來實(shí)現(xiàn),。那么,補(bǔ)償導(dǎo)線的接線就需要特別注意,。因?yàn)檠a(bǔ)償導(dǎo)線有兩個(gè)極分別是+”極和一”極,熱電偶的熱電極和補(bǔ)償導(dǎo)線有同樣的極,因此熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶在進(jìn)行導(dǎo)線連接時(shí)一定要特別留意它們的極別,千萬不可以接錯(cuò)。如果在現(xiàn)場無法區(qū)分的時(shí)候,，要會(huì)利用萬用表來判別熱電偶的正極和負(fù)極。具體的操作方法是:把萬用表的+”表筆放在電壓檔的插孔中,，把萬用表的-”表筆放在公共端孔中,，+”表筆和-”表筆分別熱電偶的兩個(gè)熱電偶絲接觸,觀察顯示數(shù)值的極性,如果顯示的數(shù)字前面是+”，就能很快的判斷出接紅表筆的電極就是熱電偶的正極;如果顯示的數(shù)字前是“就能很快的判斷出接紅表筆的電極就是熱電偶的負(fù)極,。熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線正,、負(fù)怎么區(qū)分，一般是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來區(qū)分的,，一般是較硬的為正,。
3.3補(bǔ)償導(dǎo)線的選擇問題
       補(bǔ)償導(dǎo)線的類別有C和X兩種,C一補(bǔ)償型,X一延伸型。如果采用的補(bǔ)償導(dǎo)線是補(bǔ)償型的,C后面字母和熱電偶傳感器的類型一致,如果不-致的話,，就說明補(bǔ)償導(dǎo)線選擇的不正確,，最終得出的測量結(jié)果并不是現(xiàn)場的實(shí)際溫度。例如:用S熱電偶測量溫度,，并沒有選用S補(bǔ)償導(dǎo)線,而是采用了K型補(bǔ)償導(dǎo)線,這就相當(dāng)于把K型熱電偶的熱電動(dòng)勢加在了S熱電偶中,。并且在0-100℃之間,K的毫伏值大于S的毫伏值,導(dǎo)致測量的結(jié)果比現(xiàn)場實(shí)際值高。
3.4熱電偶的安裝方式選擇
       安裝方式的選擇要結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際來選擇,，測量加熱爐爐膛溫度時(shí),只要將熱電偶安裝在爐膛的爐壁上用石棉繩把空隙塞上就可以了,。如果是高壓場合就要選擇法蘭安裝。在安裝熱電偶時(shí),，要具體的看管道的分布情況,如果是把熱電偶安裝在水平管道上,，熱電偶就要垂直的安裝在管道的中心線處,這樣測出的結(jié)果和現(xiàn)場的實(shí)際值偏差特別小。如果是把熱電偶安裝在垂直管道上,為了保證測量的準(zhǔn)確度,，就把蒸電偶安裝在與管道中心線呈斜向下45度角的方向上,。
3.5熱電偶測量溫度時(shí)，要想得到現(xiàn)場的實(shí)際溫度,是需要經(jīng)過計(jì)算的,在計(jì)算時(shí)要特別注意冷端溫度如果冷端的溫度不是零攝氏度,，就不能查熱電偶溫度-熱電勢曲線圖,，只有把冷端的補(bǔ)償電勢加進(jìn)去才可以查表得出現(xiàn)場的實(shí)際溫度。
3.6熱電偶型號(hào)選擇的問題
       檢測溫度的元器件有金屬測溫?zé)犭娮韬蜔犭娕?，根?jù)金屬電阻和電偶的組成材料來看,測溫電阻檢測的范圍比較小,。而現(xiàn)場實(shí)際的溫度很多時(shí)候超過了1000℃,因此用熱電阻測量溫度已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場的測溫要求,。而熱電偶測溫范圍可以達(dá)到一千多度，可以對(duì)現(xiàn)場的很多測溫點(diǎn)進(jìn)行測量,。為了得到更精確的結(jié)果,正確選擇熱電偶的型號(hào),就顯得非常重要,。如果測量的溫度在1600℃左右,就要選擇B型熱電偶;如果測量的溫度在1400℃左右,就要選擇S型熱電偶;如果測量的溫度在1200℃左右,就要選擇K型熱電偶。
4總結(jié)
       熱電偶測溫在工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用很廣泛,。熱電偶在使用的過程中,，要看具體的現(xiàn)場條件再?zèng)Q定熱電偶的安裝方式,并且安裝方式和方向要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。否則就會(huì)在測量時(shí)產(chǎn)生誤差或者會(huì)發(fā)生故障而影響生產(chǎn),。