熱電偶實(shí)現(xiàn)正確校驗(yàn)電阻爐設(shè)計(jì)

摘要：隨著科技的不斷進(jìn)步,熱電偶在各個行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,基于熱電偶實(shí)現(xiàn)正確校驗(yàn)電阻爐的設(shè)計(jì)也更加科學(xué)。對熱電偶實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確校驗(yàn)電阻爐進(jìn)行研究,以期有效推廣熱電偶校準(zhǔn)的技術(shù)方法,更好地體現(xiàn)其應(yīng)用優(yōu)勢,為相關(guān)行業(yè)發(fā)展提供切實(shí)可行的建議。
1前言
　　電阻爐初次使用或使用時間較長之后，容易出現(xiàn)溫度誤差，這種情況下，需要對電阻爐進(jìn)行溫度校準(zhǔn),而傳統(tǒng)的用于電阻爐校準(zhǔn)的測溫支架,部分只能固定單一測溫元件,不僅安裝、拆卸不方便,且在電阻爐內(nèi)的分布點(diǎn)不夠，因此其測試的正確率不夠精確;部分雖然能夠?qū)Χ帱c(diǎn)進(jìn)行檢測，但是測溫架的大小無法調(diào)節(jié)，因此測溫元件對各點(diǎn)的檢測位置是固定的,僅適用于同一空間大小的電阻爐,靈活性差。
　　因此,如何提供一種拆卸方便且能夠?qū)﹄娮锠t內(nèi)部進(jìn)行均勻檢測,還能適應(yīng)不同空間大小的電阻爐的測溫裝置，是該領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。基于此,針對熱電偶實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確校驗(yàn)電阻爐設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。
　　熱電偶是常見的測溫元件。在工業(yè)生產(chǎn)過程中,溫度是需要測量和控制的重要參數(shù)之一。在溫度測量方面,熱電偶在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用極為廣泛，具有結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號便于遠(yuǎn)程傳輸?shù)戎T多優(yōu)點(diǎn)。熱電偶外形多樣,其需求也呈現(xiàn)多樣化，但大部分的機(jī)構(gòu)是類似的。
　　熱電偶的配套設(shè)備有電子調(diào)節(jié)器和記錄儀器等,組成的構(gòu)件有熱點(diǎn)極、絕緣套保護(hù)管和接線盒等。熱電偶獲得溫度信息后,會利用二次儀表進(jìn)行轉(zhuǎn)化,得到被測介質(zhì)的實(shí)際溫度。可以說,熱電偶的性能較為穩(wěn)定，有著廣泛的使用范圍，且在--40℃~1600℃的條件下均可實(shí)現(xiàn)連續(xù)測溫,裝置便捷,使用壽命周期長叫。熱電偶測溫系統(tǒng)主要由4個部分組成:數(shù)據(jù)采集模塊、轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)控制及其外圍、液晶顯示模塊,詳見圖1。此外，由于熱電偶是一種無源傳感器，測量時不需外加電源,使用十分方便,因此常被用作測量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。
 
 
2基于熱電偶實(shí)現(xiàn)電阻爐精確校驗(yàn)
2.1熱電偶校驗(yàn)原理
　　熱電偶經(jīng)過一段時間的使用，會出現(xiàn)測量誤差。其原因是測量段在長時間的高溫作業(yè)下,會出現(xiàn)氧化腐蝕,熱點(diǎn)性能會隨之發(fā)生改變,基于這一問題,為保證熱電偶的正確率,需要對其進(jìn)行校驗(yàn)。
本文電阻爐測溫裝置,其組裝、拆卸方便,便于收納,且能夠?qū)﹄娮锠t內(nèi)部的8個角和中心部位進(jìn)行多點(diǎn)檢測,還能夠適用于不同空間大小的電阻爐,不僅檢測較為靈活,熱電偶的安裝和拆卸也較為簡單,見圖2。
 
　　電阻爐安裝時，把熱點(diǎn)偶插進(jìn)電阻爐的內(nèi)部,中間的縫隙一定要用石棉繩填滿,根據(jù)具體的電阻爐型號和控制器型號,連接線圖、電源線、電爐線和熱電偶線,注意不要把正負(fù)極接反,在電源引入處另接上電源開關(guān)以便控制電源。為保障操作安全,電阻爐與控制器必須裝有可靠的接地。
2.2電偶校驗(yàn)電阻爐的特點(diǎn).
　　溫度測量和參數(shù)輸入等是電阻爐控制系統(tǒng)必備的性能,且具有較強(qiáng)的控制作用,通用性較好4。電阻爐的系統(tǒng)硬件包括單片機(jī)、溫度檢測與處理電路、鍵盤與顯示接口電路、聲光報(bào)警電路以及計(jì)時電路等，詳見圖3。
 
　　通常電阻爐是間接加熱,有專門的電阻體,又稱為電熱體,來實(shí)現(xiàn)電熱的轉(zhuǎn)化,進(jìn)而輸人熱能。電阻爐的爐殼是由鋼板制作而成,在加熱物料的過程中,電熱功率會集中心，在很短的時間內(nèi)就可以加熱物料,部分電阻爐的溫度甚至可以高于2500℃。
2.3基于熱電偶實(shí)現(xiàn)電阻爐精確校驗(yàn)設(shè)計(jì)
　　使用熱電偶對其進(jìn)行校驗(yàn)，具有直觀的測量性能,在這樣的情況下,可以允許被校熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶形式的多樣化。可以將其直接放置于電阻爐內(nèi)部,通過頂部測溫架、中部測溫架和底部測溫架分別對電阻爐爐膛內(nèi)部的8個角和中心部位進(jìn)行溫度采集。結(jié)合多點(diǎn)溫度檢測,能夠?qū)﹄娮锠t的溫度進(jìn)行正確校準(zhǔn);其伸縮桿的設(shè)計(jì),不僅能夠?qū)ν浑娮锠t內(nèi)部的不同位置進(jìn)行溫度檢測，還能夠通過伸縮以適應(yīng)不同空間大小的電阻爐，詳見圖4。
 
　　對熱電偶進(jìn)行檢定的過程中，必須嚴(yán)格按照國際溫標(biāo)ITS-90的規(guī)定,各類熱電偶要和被檢熱電偶必須置于同一溫度條件下，若檢定爐內(nèi)出現(xiàn)較大變化，則采集的信息是不精確的，需要使用溫度控制.器，讓檢定爐的溫度能夠在較短的時間內(nèi)滿足被檢溫度點(diǎn)，讓溫度點(diǎn)保持穩(wěn)定。
　　結(jié)合熱電偶中間溫度定律，為提高系統(tǒng)的測量精度和穩(wěn)定性,需要簡化電路設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)濾波、非線性和冷端補(bǔ)償?shù)裙δ?進(jìn)行冷端補(bǔ)償和非線性矯正。具體電路設(shè)計(jì)見圖5,
 
2.4注意事項(xiàng)
　　通常情況下,電阻爐在使用一段時間后,加熱體會出現(xiàn)下墜、膨脹或變軟等問題,為能夠在高溫.條件下,保證爐絲的輕度,避免出現(xiàn)上述問題,需要.對爐絲的機(jī)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，比較常見的有螺旋形電阻絲。在加熱體的安裝過程中，要與爐襯靠緊,同時要留出一定的膨脹空間。
3結(jié)論
　　基于熱電偶校驗(yàn)電阻爐的設(shè)計(jì)中得知,由于熱電偶熱節(jié)點(diǎn)的熱容量是有限的,因此會出現(xiàn)校驗(yàn)誤差,一般情況下,通過介質(zhì)吸收到一定的熱量,熱節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)溫度變化，在調(diào)整的過程中，被檢測介質(zhì)的溫度會有波動,帶有一定的滯后性，所以測出.的問題與實(shí)際溫度有偏差,這種誤差是動態(tài)的。在高溫的條件下，也會產(chǎn)生讓線路一定的熱量消耗，需要進(jìn)行補(bǔ)償處理。
　　電阻爐溫度的檢測和控制直接與能耗生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、安全生產(chǎn)等重大技術(shù)指標(biāo)相關(guān)聯(lián),為了能快速,正確檢測與控制電阻爐的溫度,在今后電阻爐校驗(yàn)中，,我們要進(jìn)一步做好傳感器信號的處理,從而使得熱電偶在電阻爐的校驗(yàn)中發(fā)揮更好的作用