S型熱電偶在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用

摘要:在循環(huán)流化床鍋爐中，溫度是需要測(cè)量和控制的重要參數(shù)之一:而爐膛溫度是鍋爐溫度參數(shù)重要的參數(shù)之一。在循環(huán)流化床鍋爐的煤燃燒過(guò)程中，其溫度能達(dá)到1000多攝氏度。S型熱電偶測(cè)溫范圍能達(dá)到1600℃,滿足測(cè)溫要求。但部分熱電偶需要與“沸騰”的燃燒煤層接觸，其保護(hù)套管極易磨損，導(dǎo)致熱電偶絲磨斷;且S型熱電偶價(jià)格較高，長(zhǎng)度為1米，偶絲直徑為0.5mm，耐磨防護(hù)套的熱電偶市場(chǎng)價(jià)格在1萬(wàn)元左右。在熱電偶的使用過(guò)程中，如何減少熱電偶的磨損，提高熱電偶的使用壽命顯得重要。
引言
        在溫度測(cè)量中，熱電偶的應(yīng)用廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、測(cè)量范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳等許多優(yōu)點(diǎn)。另外，由于熱電偶是-種有源傳感器，測(cè):量時(shí)不需外加電源，使用方便，所以常被用作測(cè)量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度.
1熱電偶的工作原理
1.1測(cè)量原理
       兩種不同成份的導(dǎo)體(熱電極)兩端接合成回路，當(dāng)兩個(gè)接合點(diǎn)的溫度存在差異時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為熱電勢(shì).熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測(cè)量的，其中，直接用作測(cè)量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(測(cè)量端)，另一-端叫做冷端(補(bǔ)償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì).
熱電偶實(shí)際，上是--種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢(shì)測(cè)量溫度.
1.2結(jié)構(gòu)
       熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下:(1)組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的必須焊接牢固;(2)兩個(gè)熱電極彼此之間為防止短路應(yīng)具有很好地絕緣路;(3)熱電偶自由端與補(bǔ)償導(dǎo)線的連接要方便可靠;
(4)保護(hù)套管應(yīng)能保證有害介質(zhì)與熱電極充分隔離。
1.3熱電偶的分類(lèi)
      常用熱電偶可分為非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類(lèi).所謂標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)--的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí).上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量.標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中國(guó)從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S.B、E、K、R、J.T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為中國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶.
      從理論.上講，任何兩種不同導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)都可以配制成熱電偶，但是作為實(shí)用的測(cè)溫元件，對(duì)它的要求是多方面的。為了保證工程技術(shù)中的可靠性，以及足夠的測(cè)量精度，并不是所有材料都能組成熱電偶，一般對(duì)熱電偶的電極材料，基本要求是:(1)在測(cè)溫范圍內(nèi)，熱電性質(zhì)穩(wěn)定，不隨時(shí)間而變化，有足夠的物理化學(xué)穩(wěn)定性，不易氧化或腐蝕;(2)電阻溫度系數(shù)小，導(dǎo)電率高，比熱小:(3)測(cè)溫中產(chǎn)生熱電勢(shì)要大，并且熱電勢(shì)與溫度之間呈線性或接近線性的單值函數(shù)關(guān)系:(4)材料復(fù)制性好，機(jī)械強(qiáng)度高，制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜.
1.4熱電偶的安裝
       對(duì)熱電偶的安裝，應(yīng)注意有利于測(cè)溫正確，安全可靠及維修方便，而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作.要滿足以上要求，在選擇對(duì)熱電偶和熱電阻的安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn):
(1)為了使熱電偶和熱電阻的測(cè)量端與被測(cè)介質(zhì)之間.有充分的熱交換，應(yīng)合理選擇測(cè)點(diǎn)位置，盡量避免在閥門(mén)，彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電偶或熱電阻.
(2)帶有保護(hù)套管的熱電偶和熱電阻有散熱和傳熱損失，為了使測(cè)量誤差減少，熱電阻和熱電偶應(yīng)該插入足夠深:a:對(duì)于測(cè)量管道中心流體溫度的熱電偶，一般都應(yīng)將其測(cè)量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝).如被測(cè)流體的管道直徑是200毫米，那熱電偶或熱電阻插入深度應(yīng)選擇100毫米:b:對(duì)于高溫高壓和高速流體的溫度測(cè)量(如主蒸汽溫度)，為了減小保護(hù)套對(duì)流體的阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂，可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式熱電偶，淺插式的熱電偶保護(hù)套管，其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm;熱套式熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100m;c:假如需要測(cè)量是煙道內(nèi)煙氣的溫度,盡管煙道直徑為4m,熱電偶或熱電阻插入深度1m即可;d:當(dāng)測(cè)量原件插入深度超過(guò)1m時(shí)，應(yīng)盡可能垂直安裝，或加裝支撐架和保護(hù)套管.
1.5溫度補(bǔ)償
       由于熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時(shí))，而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度t0≠0C時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度差不能超過(guò)100C.
2S型熱電偶在循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用
       由于熱電偶在循環(huán)流化床鍋爐中使用時(shí)測(cè)量的是爐膛溫度，部分測(cè)點(diǎn)溫度在1000℃左右，故采用S型熱電偶.沸騰的煤層與熱電偶接觸，導(dǎo)致熱電偶保護(hù)套管磨損嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)磨漏保護(hù)套管的情況。盡管保護(hù)套管采用耐磨材料制成，但磨損情況仍不容樂(lè)觀。由于沸騰的煤層對(duì)熱電偶的磨損是單向的，即下部磨損嚴(yán)重。故經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)每經(jīng)過(guò)三個(gè)月左右對(duì)熱電偶旋轉(zhuǎn)180°可減少單向磨損量，從而延長(zhǎng)熱電偶的使用壽命。如圖2所示，左側(cè)為旋轉(zhuǎn)180°熱電偶，右側(cè)為未旋轉(zhuǎn)熱電偶。可見(jiàn)，未旋轉(zhuǎn)的熱電偶單側(cè)已經(jīng)磨漏，偶絲已經(jīng)折斷:旋轉(zhuǎn)180°后的熱電偶雖有明顯磨損，但偶絲依然完好。.

4結(jié)束語(yǔ)
       近期，原材料價(jià)格上長(zhǎng)、這對(duì)生產(chǎn)成本的提高影響很大.如何在這種情況下降低備件成本、提高效益，在保證溫度測(cè)量正確的情況下降低備件成本尤為重要。S型熱電偶作為循環(huán)流化床鍋爐主要的測(cè)溫儀表消耗件價(jià)格昂貴.一般情況下，熱電偶的使用壽命只有3個(gè)月，采用耐磨型熱電偶，使用壽命可延長(zhǎng)到4-5個(gè)月.如果在使用3個(gè)月后將熱電偶旋轉(zhuǎn)180度，可將使用壽命延長(zhǎng)至7-8個(gè)月。僅此熱電偶--項(xiàng)，備件成本可節(jié)約60%左右。