熱電偶測溫原理及在石灰窯中的應(yīng)用

摘要:介紹了熱電偶工作原理及其種類特點;闡述了熱電偶在石灰窯中使用時所產(chǎn)生的誤差因素和注意事項;強調(diào)了熱電偶在生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石灰的過程中具有重要作用
1熱電偶工作原理及種類
　　熱電偶是工業(yè).上最常用的溫度檢測元件之一,其優(yōu)點是:①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，所以不受中間介質(zhì)的影響。②測量范圍廣。常用的熱電偶從- -50~+1 600℃均可連續(xù)測量，某些特殊熱電偶最低可測到. -269℃ (如金鐵鎳鉻質(zhì)熱電偶)，最高可達+2 800℃ (如鎢錸熱電偶)。③構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲構(gòu)成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管,用起來非常方便。
1.1熱電偶測溫基本原理
　　將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成-一個閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一一個大小的電流，這種現(xiàn)象稱.為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這- -效應(yīng)來工作的。
1.2熱電偶 的種類及結(jié)構(gòu)形式
(1)熱電偶的種類
　　常用的熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶兩大類。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)-的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級.上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量,
(2)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，對它的結(jié)構(gòu)要求如下:
①組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固; .
②兩個熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路;
③補償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠;
④保護套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。
(3)熱電偶冷端的溫度補償
　　由于熱電偶的材料一般都比較貴重 (特別是采用貴金屬時)，而測溫點到儀表的距離都很遠,為了節(jié)省熱電偶材料,降低成本，通常采用補償導(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,熱電偶補償導(dǎo)線只起延伸熱電極的作用，使熱電偶的冷端移動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測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其它修正方法來補償冷端溫度變化對測溫的影響。
在使用熱電偶補償導(dǎo)線時必須注意型號相配,極性不能接錯，補償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。
(4)溫度測量儀表的分類
　　溫度測量儀表按測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。通常來說接觸式測溫儀表比較簡單、可靠，測量精度較高;但因測溫元件與被測介質(zhì)需要進行充分的熱交換，并需要一定的時間才能達到熱平衡,所以存在測溫的延遲現(xiàn)象，同時受耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很高的溫度測量。非接觸式儀表測溫是通過熱輻射原理來測量溫度的，測溫元件不需與被測介質(zhì)接觸，測溫范圍廣，不受測溫上限的限制，也不會破壞被測物體的溫度場，反應(yīng)速度-般也比較快;但受到物體的發(fā)射率、測量距離、煙塵和水汽等外界因素的影響，其測量誤差較大。
2熱電偶在石灰窯中的應(yīng)用
2.1熱電偶在氣燒石灰窯中使用時應(yīng)滿足的條件
1)溫度特性曲線應(yīng)滿足所要求的測量溫度精度;
2)輸出信號易于處理;
3)漂移和時效變化較小，并具有互換性;
4)對溫度以外的物理量不敏感; .
5)尺寸小，便于安裝;
6)具有較好的機械、化學(xué)、抗輻射等性能;
7)安全、無毒。
2.2熱電偶 檢測所產(chǎn)生的誤差因素和應(yīng)注意事項
1)如果傳感器的裝配方法不當(dāng)，就會使傳感器的溫度與被測溫度不- -致;
2)要注意傳感器的最高使用溫度及允許誤差;
3)要注意傳感器的工作時間;
4)熱電偶的補償導(dǎo)線及冷卻補償會帶來誤差;
5)還應(yīng)注意測試儀器的誤差。
2.3熱電偶使用時對周圍環(huán)境的影響
1)磁場
　　熱電偶材料在高壓環(huán)境中由于原子間距減小，能帶來結(jié)構(gòu)變化，也會在溫度梯度場中出現(xiàn)額外的壓力。可通過正確設(shè)計高壓裝置、合理布置測.溫電路，將其影響降低到最低程度。
2)核輻射
熱電偶材料在熱中子的輻射下，由于有些元素會變成不穩(wěn)定的同位素，繼而衰變?yōu)槠渌脑?從而使熱電能變化。因此選擇中子截面小的、不產(chǎn)生不穩(wěn)定同位素的熱電偶材料。
2.4根據(jù)熱電偶 的準(zhǔn)確測量值來判斷窯況
　　在氣燒石灰窯中，熱電偶測量窯頂煙氣的溫度是判斷煅燒帶是否.上移的重要依據(jù)，同時控制好窯頂煙氣溫度也可以保護好窯頂設(shè)備。在預(yù)熱帶和上下煅燒帶、冷卻帶都可以從測量到的溫度的異常變化來正確判斷窯況，見表1。
 
結(jié)束語
　　在石灰窯中應(yīng)用的熱電偶，由于受到測量誤，差和環(huán)境等因素的影響，造成測量結(jié)果的不準(zhǔn)確,從而影響對窯況的判斷，嚴(yán)重時會造成棚料、導(dǎo)致休煤氣，影響到石灰窯的正常生產(chǎn)，從而增加，生產(chǎn)成本因此，熱電偶的準(zhǔn)確測量是正確判斷窯況的關(guān)鍵因素，從而可以減少工藝事故的發(fā)生，，保證石灰窯的穩(wěn)定運行。