引言
隨著科技的發(fā)展 ,自動化水平不斷提高 ,熱處理行業(yè)對測溫精度的要求越來越高 ,尤其是“熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法”中 ,對Ⅰ類爐的保溫精度要求高達 ±3℃[1]。為了確保溫度量值的準確可靠 ,對新制或使用中熱電偶進行定期或不定期檢定是十分必要的。當前 ,國內(nèi)僅有熱電偶、補償導線及儀表各自的檢定規(guī)程 ,但沒有熱電偶高溫計等測溫系統(tǒng)的檢定規(guī)程。因此 ,對于測溫系統(tǒng)的檢定 ,只能采用分立元件法 ,即對構(gòu)成測溫系統(tǒng)的元件及儀表分別進行檢定。此種檢定方法是離線的 ,不能對測溫系統(tǒng)進行在線整體檢定。對于廣泛應用的各種熱電偶數(shù)字溫度計的檢定 ,尚無國家標準。本文將對熱處理爐用熱電偶測溫精度進行分析 ,并提出相應的解決辦法供應用參考。 1測溫系統(tǒng)的分立元件檢定法
關于測溫系統(tǒng)的檢定方法 ,目前有兩種方式 :分立元件檢定法和整體校準法。依據(jù)國家標準 ,對熱電偶的檢定 ,應在計量室進行。因此 ,使用中的熱電偶必須從安裝位置取下來 ,送計量部門檢定。有關熱電偶的檢定周期 ,一般為半年 ,在特殊情況下 ,可依據(jù)使用條件確定。這種離線式檢定方法存在的問題是 :經(jīng)過計量室檢定合格的產(chǎn)品 ,在現(xiàn)場使用條件下不一定是合格的。這種現(xiàn)象鮮為人知 ,未引起人們的重視。究其原因 :
熱電偶絲不均質(zhì)影響
(1)熱電偶材質(zhì)本身不均質(zhì)
熱電偶在計量室檢定時,按規(guī)程要求 ,插入檢定爐內(nèi)的深度只有 300 mm。因此每支熱電偶的檢定結(jié)果 ,確切的說只能體現(xiàn)或主要體現(xiàn)出從測量端開始 300 mm長偶絲的熱電行為 ,然而,當熱電偶的長度較長 ,使用時大部分偶絲處于高溫區(qū),如果熱電偶絲是均質(zhì)的 ,那么依據(jù)均質(zhì)回路定則 ,測量結(jié)果與長度無關。可是熱電偶絲并非均質(zhì) ,尤其是廉價金屬熱電偶絲其均質(zhì)性較差 ,這樣不均質(zhì)的熱電偶絲又處于具有溫度梯度的場合 ,那么其局部將產(chǎn)生熱電動勢 ,該電動勢稱為寄生電動勢 ,由寄生電動勢引起的誤差稱為不均質(zhì)誤差
(2)熱電偶絲經(jīng)使用后產(chǎn)生的不均質(zhì)
對于新制的熱電偶即使是均質(zhì)的 ,經(jīng)反復加工、彎曲致使熱電偶產(chǎn)生加工畸變 ,也將失去均質(zhì)性 ,而且使用中熱電偶長期處于高溫下 ,也會因偶絲的變化引起熱電動勢變化。例如:插入熱處理爐中的熱電偶 ,將沿偶絲長度方向產(chǎn)生劣化 ,并隨溫度升高 ,劣化增大 ,當劣化的部分處于具有溫度梯度的場所 ,也將產(chǎn)生寄生電動勢疊加在總電動勢中而出現(xiàn)測量誤差。
鎧裝熱電偶的分流誤差
(1)分流誤差
所謂分流誤差即用鎧裝熱電偶測量爐溫時 ,當熱電偶中間部分的溫度有超過 800℃的溫度分布存在時 ,因其絕緣電阻下降 ,熱電偶示值出現(xiàn)異常的現(xiàn)象 ,稱為分流誤差。依據(jù)均質(zhì)回路定則 ,用熱電偶測溫只與測量端與參考端溫度有關 ,與中間溫度分布無關。可是由于鎧裝熱電偶的絕緣物是粉末狀態(tài)的 MgO,溫度每升高 100℃,其絕緣電阻下降一個數(shù)量級 ,當中間部位溫度較高時 ,必定有漏電流產(chǎn)生 ,致使熱電偶產(chǎn)生分流誤差。
(2)分流誤差產(chǎn)生的條件
將直徑 !)4.8 mm,長度 25 m的鎧裝熱電偶水平插入爐內(nèi) ,中間部位加熱帶的長度為 20 m,溫度為 1 000℃。實驗結(jié)果是 ,如果測量端溫度高于中間部位溫度 ,則產(chǎn)生負誤差 ;相反則產(chǎn)生正誤差。如果測量端與中間部位的溫差為 200℃,那么產(chǎn)生的分流誤差約為 100℃。如此大的誤差是絕對不能忽視的。
