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硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶的工作原理及其在現(xiàn)場中的使用規(guī)則 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硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶測溫。本文的主要目的是講解熱電偶是怎么測量溫的原理以及硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶在現(xiàn)場的應(yīng)用。 1 硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶溫度測量的基本知識 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硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶來進(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，如用硅酸鹽水泥高溫抗磨II級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 硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶的工作原理 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)隨著酒精燈燒的另一結(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)的顏色一樣時(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)體就是組成硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶的兩個(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 硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶熱電勢的組成 2.2.1 兩導(dǎo)體的接觸電勢 兩導(dǎo)體的密度不一樣時(shí)，這兩種導(dǎo)體之間就會互相擴(kuò)散自由電子，當(dāng)然，硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶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 EA（B T）。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)就會在兩個(gè)接觸點(diǎn)處形成電勢，所以測溫?zé)犭娕嫉幕?路中存在兩個(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 T0。單一導(dǎo)體 熱度高的與熱度低的之間就會存在互相擴(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。由于硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶閉合回路中含有兩種不一樣 的導(dǎo)體，所以測溫硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶回路中就存在兩個(gè)溫差電勢。 2.2.3 閉合回路中總電勢 硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶回路中共有四個(gè)電勢分別是 EA（B T），EA（B T0）， EA（T，T0）和 EB（T，T0）。依據(jù)電路分析課程中學(xué)過的基本知識， 可以很容易的寫出熱電偶回路中總電勢。EAB（T，T0）為硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶回路中的總電勢。從上面所闡述的內(nèi)容可以得出，測溫硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶形成熱電 勢要滿足的條件：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 T0 不相等。③必須形成閉合回路。 3 ?硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶的應(yīng)用 3.1 測量現(xiàn)場的溫度 測量加熱爐爐膛溫度，要將硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶插入到爐膛中，硅酸鹽水泥高溫抗磨II級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，一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硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶溫度補(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“-”極，硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶?的熱電極和補(bǔ)償導(dǎo)線有同樣的 極，因硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶此的補(bǔ)償導(dǎo)線與硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶在進(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，要會利用萬用表來判別硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶?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“-”表筆分別硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶的兩個(gè)硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶絲接觸，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。硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶補(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 硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶補(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———補(bǔ)償型，X———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，如果不一致的話，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：用硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶測量溫度，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)于把硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶的熱電動(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 硅酸鹽水泥高溫抗磨II級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)，只要將硅酸鹽水泥高溫抗磨II級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，硅酸鹽水泥高溫抗磨II級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。如果是把硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶安裝在垂直管道上，為了保證測量的 準(zhǔn)確度，就把硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶?安裝在與管道中心線呈斜向下 45 度 角的方向上。 3.5 測硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶量溫度時(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硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶型號選擇的問題 檢測溫度的元器件有金屬測溫?zé)犭娮韬凸杷猁}水泥高溫抗磨II級熱電偶，根據(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，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) 硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶測溫在工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用很廣泛。硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶在使用的過程中，要看具體的現(xiàn)場條件再?zèng)Q定硅酸鹽水泥高溫抗磨II級熱電偶的安裝方式，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 就會在測量時(shí)產(chǎn)生誤差或者會發(fā)生故障而影響生產(chǎn)。 ?
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