消耗式快速微型热电偶的应用

摘要:详细介绍了消耗式快速微型热电偶的构造特点技术参数和使用方法。
　　消耗式快速微型热电偶作为一次性使用的快速热电偶,常用于钢铁冶炼、冶金铸造行业金属液体的温度测量,在机车车辆工业中应用也很广.泛,目前使用的主要类型有铂铑10-铂、铂铑13-铂、铂铑30-铂铑6.钨铼3-钨铼25等。
1构造及特点
　　消耗式快速微型热电偶的工作原理与普通热电偶的相同,都是利用两种不同的金属导体组合成一闭合回路来测量温度的,其主要特点有:热电偶元件小响应速度快准确度高,且每次使用后都要进行更换,因此无需定期进行检定、维修和保养,同时由于纸管不吸热,因而可以测得真实温度。消耗式快速微型热电偶的主要结构如图1所示,各部分用途为:
 
(1)外保护管(俗称渣帽):用于保护U形石英管顺利穿过金属熔液渣层进入金属熔液层面,此时外保护管熔化,石英管露出。如没有外保护管通过金属熔液渣层时,石英管会粘结金属熔解渣物,影响温度测量的准确性。应根据被测金属液体的温度选用不同的外保护管。
(2)热电极:制作热电偶的材料,一-般采用01mm的金属丝制成。
(3)外纸管:用于隔热和绝缘。
(4)高温水泥:既用来密封、隔热和绝缘又起到支撑U形石英管和外保护管的作用。
(5)补偿导线:作为热电极的延长线和热电偶参考端间的温度补偿。
(6)U形石英管:用来保护热电偶的热电极在穿过金属熔液渣层时不被损坏。
2使用与保管
　　使用时,将消耗式快速微型热电偶测温枪、穿过测温枪的补偿导线、快速测温仪表等组成一-个闭合回路,并在测温枪.上套上绝热纸管放入待测的金属熔液中进行测量。应根据测量的对象和范围,选择适当的保护纸管长度及测温枪。首先选好插入的位置及深度整个动作要快、稳,按一定角度直线插入。消耗式快速微型热电偶浸入金属熔液的时间为3~5s,整个测量过程不应超过5s,时间过长会损坏测温枪,测量位置应尽可能地固定。热电偶插入金属溶液的深度以300~400mm为宜,测量时不可碰到炉壁或渣子上。消耗式快速微型热电偶的存放应保持干燥,防止受潮变形,引起绝缘电阻阻值下降，还应避免剧烈震动,造成热电极断路。使用前应尽可能地进行烘干处理,以免在使用中发生意外。测温枪从炉内提出后,取下使用过的热电偶,并装上新的,应停顿几分钟后才能进行下次测量。不得连测连拆,否则会造成温差波动。
3使用上限及技术要求
　　目前使用的主要有两类消耗式快速微型热电偶,即铂铑系列和钨铼系列，技术参数如表1所示。由于我国生产消耗式快速微型热电偶的企业众多,，没有统一的国家标准,大多数生产企业仍按原机械行业标准和黑色冶金行业标准生产。黑色冶金行业标准悄耗式快速测量金属熔体温度用热电偶规定:消耗式快速微型热电偶分为普通级(P)和精密级(J)。
 
4使用前的产品检验
　　消耗式快速微型热电偶的检验分为生产产家的出厂检验、型式检验和入库检验。出厂检验是厂家按照有关行业标准进行逐批、逐次检验。入库检验则是用户有选择地对生产中产品质量有影响的项目进行检验,检验项目主要有:回路电阻、绝缘电阻、快速热电偶的热响应时间等。绝缘电阻的检验包含热电极与渣帽、热电极与高温水泥、热电极与纸管三个部分。
5如何减小高频强电磁场下的测量误差
　　在许多场合下电磁场是影响测量准确度的重要因素。如何屏蔽和滤除电磁干扰已有较成熟的理论和经验,但对于那些必须在强电磁场下进行的温度测量(如在高频感应加热炉内的温度测量)而言,单靠滤波和屏蔽仍无法达到满意的效果。
　　消耗式快速微型热电偶具有使用简单可靠及价廉等优点,但是由于其本身及其传输线是金属材料,在高频强电磁场下会感应出较大的电流,从而给测量结果带来很大的误差:①感应电流在仪表输入回路.上产生电势并与有用信号叠加在-起然后送入显示仪表,对后者的示值造成影响;②感应电流在金属中产生的欧姆热,会加热感温元件并使其温度升高,结果必然导致感温元件的温度与被测物体的真实温度不一致，从而出现错误示数。对于第1种情况,可以在仪表输入端增设滤波环节加以削弱,但是很难彻底消除。这是因为入射电磁波与仪表输入回路中的感应电流所建立起来的反射电磁波之间相互作用,特别是由于仪表输入回路周围物体对电磁波吸收程度不同(或反射程度不同)的缘故,因此滤波之后仍有直流分量干扰仪表示值,有时这一干扰是非常严重的。对于第2种情况,即由于在感温元件和传输线中产生的欧姆热而造成的误差,很难单独区分出来加以修正。
　　用消耗式快速微型热电偶测:量高频强电磁场温度的具体措施有:
(1)尽可能减小金属元件的厚度,减小金属传输线的直径,并选用电导率低导磁率低的材料制作传输线和元件,以便减小影响;
(2)尽量减小处于电磁场中闭合回路的环包面积,以减小感应电流;
(3)在仪表输入端增设滤波电容;
(4)仔细调整元件和传输线的走向，力求减弱电磁耦合,这是一.种较为有效的办法;
(5)必要时可采取停机'测温的方法,即关掉电器设备,在没有电磁场的条件下测温,待温度测量完毕后再开机工作。