热电偶在金属热处理温度控制系统的应用浅谈

发布时间:2021-08-23     浏览次数:
摘要:金属热处理简单地说就是对金属进行加热处理,不同的金属处理需要控制在不同的温度中,所以在金属热处理过程中温度控制是极其重要的。温度控制系统把热电偶作为温度测量的检测软件,主要是通过温度和电信号之间的转换来实现温度控制的,下面我们简单介绍温度控制系统,然后在介绍热电偶在金属热处理温度控制系统中的应用。
1加热炉温度的测量
1.1温度传感器
  如今电的应用在金属热处理温度控制系统中起到很重要的作用,过程中要用到温度传感器,其作用主要是进行非电量温度和电信号之间的转换,因为对温度检测的方式不同,所以就产生了两类传感器即接触式和非接触式。在接触式温度传感器当中比较常用的是热电偶温度传感器,因为它不仅能够更加正确的对温度进行控制,还有着非常简单的构成,对于工业金属温度控制来说比较有优势。这里我们介绍的是镍铬-镍铝热电偶,因为它在中高温下,精度最高,并且其适合的温度范围比较大,而温度控制系统的控制范围包含在传感器范围之中,所以如果系统有故障的话,温度在一-定时间内超过范围的话,也不会影响正常运行,这就会对系统起到保护作用,所以我们一般将其作为温度传感器。
1.2热电偶冷端温度补偿
  在物理学中我们也接触过由于温度差就会产生电势,在该系统中主要用到的是冷端温度补偿电路,除此之外,还可以通过软件的方法来进行补偿,能达到异曲同工的效果。这里我们只对热电偶冷端温度补偿进行介绍,它的核心部件是集成温度传感器,由于它体小命长、检测精度比较高并且如果是较远的距离也能很好的进行检测等许多优点,所以是很受大众欢迎的,最重要的是能够产生补偿电压,该元件安装在冷端附近,由于它的输出电流会因冷端温度的变化而变化,然后根据一定的公式就能得出某一-时刻的冷端温度,然后再对此进行处理,温度的补偿电势就能够得到了。该方法的优点主要在于有着简单的结构,并且有高补偿精度,相比于其他常规的方法更具优势。
1.3温度检测和放大电路
  温度检测工作原理就是组成热电偶的两种不同金属,当这两种金属接触处温度上有差时,会产生热电势,然后热电势就会从热电偶传输出去,但是产生的信号非常小,这就需要我们对其进行放大,这里就要用到放大电路。经过对电路的实际分析以及效益噪声和阻抗等方面的综合考虑,我们最终采用的是测量放大电路,不仅因为它与各种信号源的匹配性比较好,并且更加稳定。
2影响测量精度的主要因素
2.1插入深度的影响
  热电偶插入被测场所时,沿着传感器的长度方向将产生热流。金保护管热电偶的导热性好,其插入深度应该深一-些(约为直径的1520倍);陶瓷材料的绝热性能好,可以插入浅一些(约为直径的1015倍)。
2.2响应时间的影响
  在测温时需要保持一定的时间,才能使测温元件与被测对象达到热平衡。对于气体介质应保持30min以上才能达到平衡,对于液体而言也要在5min以上。为了提高热电偶检定效率,很多单位使用热电偶自动检定装置,但是自动检定装置也不十分完善,如果忽视了响应时间,就容易对测量结果产生影响。.
2.3热辐射的影响
  插入炉内的热电偶与炉壁的温差较大时,因能量交换而产生测量误差。为了减小热辐射误差,应增大热传导,并使炉壁温度尽可能的接近热电偶的温度。还应注意的是,热电偶在安装时应尽可能避开从固体发出的热辐射,使其不能辐射到热电偶表面;另外热电偶最好带有热辐射遮蔽套。
2.4热阻抗增加的影响
  在高温下使用热电偶时,如果被测介质为气态,那么保护管表面沉积的灰尘等如果被烧熔在表面上,会使保护管的热阻抗增大:如果被测介质是熔体,在使用过程中将有炉渣沉积,不仅增加了热电偶的响应时间,还会使指示温度降低,因此除了定期检定外,还要经常进行抽检。
3热电偶的使用注意事项
(1)为减小测量误差,热电偶应与被测对象充分接触,使两者处于相同温度:
(2)热电偶的保护管应有足够的机械强度,并有耐腐蚀性,保护管的外径越粗,耐热、耐腐蚀性越好,但热惰性也越大;
(3)热电偶的保护管应保持清洁,否则当其表面附着灰尘时,会因热阻增加,使指示温度低于真实温度而产生误差;
(4)热电偶不应在其最高使用温度下长期工作,否则热电偶材料会发生变化而产生误差;
(5)当测量线路绝缘电阻下降而出现误差时,可以通过电容滤波器减少漏电流,或者采用电抗、电容平衡滤波;
(6)测量线路外接电阻的变化对动圈仪表的影响也较大,但可以通过仪表示值急骤变化及时发现这种影响;
(7)电磁感应也会引起电子仪表示值的偏离与波动,应尽量避开有电磁感应的场所,否则可以采用屏蔽措施或采用铠装线,并使之完全接地:
(8)热电偶参考端原则上应保持在0'C,然而,在现场条件下难以实现,通常采用补偿式或室温式参考端,这样参考端的温度将直接影响仪表的示值。对于带有补偿式参考端的仪表,必须在能完全补偿的环境下使用。
4结语
  介绍了热电偶的冷端补偿措施,然后介绍了补偿措施中比较常用温度检测电路和放大电路,简单对它们的技术进行了概括,通过这些元件以及有效的措施,.能够很好地测量温度,最终达到控制金属热处理温度的效果。尽管这些方法很有效,但也有不足之处,随着经济的发展,我们要对其不断进行改进,不断研究新技术。
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