工业炉用新型温度传感器（热电偶）的开发

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工业炉用新型<a href="http://www.bjzyhs.com/">温度传感器</a>（<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>）的开发<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /><o:p></o:p>
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我国工业炉的温度检测技术随着国民经济建设的腾飞，取得长足的发展。多年来，<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电阻</a>公司为指导生产、强化管理、节能降耗发挥了极其重要的作用。苏科仪表有限公司刘工探讨了渗碳炉等高温气体，铁、铜、铝等高温熔体，流动粉体等实用测温技术及<a href="http://www.bjzyhs.com/">温度传感器</a>（<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>，铠装<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>，装配<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>，高温<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>，防腐<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>，多点<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>，贵金属<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>）国产化问题。<o:p></o:p>
1新型<a href="http://www.bjzyhs.com/">温度传感器</a><o:p></o:p>
1.1 <a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>保护营<o:p></o:p>
<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>保护管按其材质可分为金属、非金属、金属陶瓷三类，苏科公司曾研制出三种钼基金属保护管，主要性能见表1。此外还开发出Al2O3-C质及陶瓷保护管CPT型、金属或合金保护管MPT型，以及采用等离子喷涂等手段研制出耐磨<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>用表面改性保护管。<o:p></o:p>
表 1 保护管的主要性能<o:p></o:p>
1.2 黑体光纤红外辐射温度计WFHT<o:p></o:p>
作者开发的在线式红外辐射温度计是将光纤技术、接触式与非接触式测温技术结合起来，即将套管、透镜及光纤组成一体，再与显示仪表连接，构成接触式辐射温度计，也称黑体传感器式辐射温度计。WFHT采用碳化硅等套管，插入<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>测温的相应位置，形成黑体空腔，再用红外辐射高温计，通过光纤瞄准黑体空腔底部靶面，由于黑体空腔靶面近似于黑体辐射。因此本温度计可测得真实温度。<o:p></o:p>
<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" /><st1:chsdate w:st="on" year="1899" M="M" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">1.2.1</st1:chsdate>特点<o:p></o:p>
该测温仪是由黑体空腔SiC管、光纤及辐射温度计组成。其兼有接触式、非接触式两种温度计的优点。具有测量温度高、响应速度快、抗干扰能力强、安装使用方便等优点，适于加热炉的温度测量。如用于取代铂铑<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>，可减少测温费用，具有节能、降耗等优点，现已在国内钢厂应用。<o:p></o:p>
<st1:chsdate w:st="on" year="1899" M="M" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">1.2.2</st1:chsdate>技术指标<o:p></o:p>
测温范围：600～1300℃，800～1600℃，<o:p></o:p>
1000～<st1:chmetcnv w:st="on" unitname="℃" sourcevalue="2000" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0">2000℃</st1:chmetcnv>；<o:p></o:p>
标定精度：O.5%～l.0%；<o:p></o:p>
响应时问：<0.5s；<o:p></o:p>
检测波长：0.65-0.9μm；<o:p></o:p>
黑体空腔材料：SiC、Al2O3及耐热合金管；<o:p></o:p>
输出信号：I型4位数码显示：<o:p></o:p>
Ⅱ型4位数码显示，并有4～20mA以<o:p></o:p>
及1～5V标准信号输出；<o:p></o:p>
光纤材质：多组分玻璃。<o:p></o:p>
2工业炉窑测温技术<o:p></o:p>
2.1 连续渗碳炉温度测量<o:p></o:p>
<st1:chsdate w:st="on" year="1899" M="M" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">2.1.1</st1:chsdate>复合管型实体<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a><o:p></o:p>
由金属或陶瓷或金属陶瓷保护管、高性能<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>及填充剂等构成的<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>称复合管型实体<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a> [1]（以下简称实体<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>）是一种专利产品[2]。由于结构紧密、残留的空气少而不流动，可使K型<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>正极中铬的选择性氧化极大地减少，从而提高了廉金属<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>的长期稳定性。<o:p></o:p>
<st1:chsdate w:st="on" year="1899" M="M" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">2.1.2</st1:chsdate>实体<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>在渗碳炉中的应用<o:p></o:p>
瓦房店轴承厂引进的电辐射加热渗碳炉，用于车辆轴承渗碳。工艺温度为930±<st1:chmetcnv w:st="on" unitname="℃" sourcevalue="5" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0">5℃</st1:chmetcnv>，每台炉共分5个温区，用<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>测量各部位的温度。<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>安装在由炉盖上方垂直插入的10个测温孔内见图1。过去存在的问题是<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>腐蚀严重，寿命短、偏差大，运行时间仅l～2间，远不能满足生产需要。自1994年6月1O日起，在渗碳炉内陆续安装10支实体<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>。4年多的应用结果表明，平均使用寿命均达26个月，用户很满意。现在东北大学传感器厂已定型生产，并逐步推向汽车行业等，扩大其应用范围。<o:p></o:p>
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1-外套管；2-特种<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>；3-炉壳耐火砖；4-炉门；5-料盘； 6-料盘滑道<o:p></o:p>
图 1电辐射加热渗碳炉测温乐统示意图<o:p></o:p>
2.2 高温熔体连续测温<o:p></o:p>
<st1:chsdate w:st="on" year="1899" M="M" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">2.2.1</st1:chsdate>铝液及铝电解质连续测温<o:p></o:p>
a.铝液连续测温<o:p></o:p>
铝液连续测温用保护管有金属、Si3N4及Sialon等。金属管的强度高，但寿命短；Si3N4管耐腐蚀，但强度低；Sialon材料在性能上较理想，然而价格昂贵。作者研制的MPT-1型合金管、K型铠装<a href="http://www.bjzyhs.com/">热电偶</a>构成的连续测温传感器，用于沈阳电缆厂引进的铝连轧生产线，连续使用寿命超过4个月，比引进设备中同类<a href="http://www.bjzyhs.com/">温度传感器</a>的寿命提高2～3倍，而且，价格便宜，已在国内推广，具有广阔的前景。<o:p></o:p>
b.铝电解质连续测温<o:p></o:p>
铝电解槽内电解质温度的连续测温，对铝电解生产至关重要，但到目前为止，国内外尚未找到适合的耐蚀材料，美国研制的保护管，使用寿命只有72h。作者开发的MPT-2型合金管在抚铝、包铝进行工业实验，其寿命均超过400h，近期可望达到720h。<o:p></o:p>
<st1:chsdate w:st="on" year="1899" M="M" day="30" islunardate="False" isrocdate="False">2.2.2</st1:chsdate>铝液与铝电解质问断测温——便携式浸人型测温仪<o:p></o:p>
铝液与铝电解质问断测温从40年代起已广泛应用浸入式测温仪。可是，以前的测温仪具有如下缺点：①不断地更换保护管及插头；②频繁地切断偶丝，制作新的测量端。<o:p></o:p>
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