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鎧裝熱電偶的分流誤差以及相應(yīng)對(duì)策

時(shí)間:2012/4/9閱讀:3415
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  鎧裝熱電偶的分流誤差
  
 ?。?)分流誤差
  
  瓦軸集團(tuán)滲碳爐用鎧裝熱電偶,僅使用一周就不準(zhǔn)了。為探討原因,作者曾到現(xiàn)場考察,但未發(fā)現(xiàn)異常,只好從爐子上取下來經(jīng)計(jì)量室檢定結(jié)果合格。那么問題何在呢?zui后,根據(jù)該支熱電偶的現(xiàn)場安裝特點(diǎn),經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),上述問題是鎧裝熱電偶的分流誤差造成的。
  
  所謂分流誤差即用鎧裝熱電偶測量爐溫時(shí),當(dāng)熱電偶中間部位有超過800°C的溫度分布存在時(shí),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兩端溫度有關(guān),與中間溫度分布無關(guān)??墒怯捎阪z裝熱電偶的絕緣物是粉末狀MgO,溫度每升高100°C,其絕緣電阻下降一個(gè)數(shù)量級(jí),當(dāng)中間部位溫度較高時(shí),必定有漏電流產(chǎn)生,致使在熱電偶輸出電勢中有分流誤差出現(xiàn)。
  
 ?。?)分流誤差產(chǎn)生的條件
  
  將鎧裝熱電偶水平插入爐內(nèi),其規(guī)格及實(shí)驗(yàn)條件為:直徑ф4.8mm,長度為25m,中間部位加熱帶的長度為20m,溫度為1000℃。本次實(shí)驗(yàn)中,熱電偶的測量端與中間部位的溫差為200℃。如果測量端溫度高于中間部位,則產(chǎn)生負(fù)誤差;相反,則產(chǎn)生正誤差。如果兩者的溫差為200℃,那么,分流誤差約為100℃。這是不能忽視的,分流誤差的產(chǎn)生條件與鎧裝熱電偶種類和直徑等因素有關(guān)[2]
  
  分流誤差的影響因素及對(duì)策
  
  鎧裝熱電偶產(chǎn)生分流誤差的現(xiàn)象,正在引起人們的重視,因此有必要了解分流誤差的影響因素,并采取適當(dāng)對(duì)策以減少或消除分流誤差的影響。
  
 ?。?)鎧裝熱電偶直徑
  
  對(duì)于長度為9米的K型鎧裝熱電偶(MgO絕緣),只將熱電偶中間部位加熱。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:分流誤差的大小與其直徑的平方根成反比(直徑過細(xì),不遵守此規(guī)律),即直徑越細(xì),分流誤差越大。
  
  當(dāng)中間部位溫度高于800℃時(shí),對(duì)于ф3.2mm鎧裝熱電偶將產(chǎn)生分流誤差。但對(duì)于ф6.4mm及ф8mm鎧裝熱電偶,當(dāng)中間部位的溫度為900℃時(shí),仍未發(fā)現(xiàn)分流誤差。對(duì)于ф6.4mm(熱電極絲直徑為ф1.4mm)與ф8mm(熱電極絲直徑為ф2.0mm)的鎧裝熱電偶,當(dāng)中間部位溫度為1100℃時(shí),直徑為ф8mm的鎧裝熱電偶產(chǎn)生的分流誤差僅為ф6.4mm的一半。此數(shù)值(50%)近視于兩種鎧裝熱電偶電極絲直徑的平方比(1.42/2.02),而電極絲直徑平方比,即為電極絲的電阻比。因此,為了減少分流誤差,應(yīng)盡可能選用粗直徑的鎧裝熱電偶。
  
 ?。?)絕緣電阻
  
  高溫下氧化物的電阻率將隨溫度的升高呈指數(shù)降低,分流誤差的大小主要取決于高溫部分的絕緣性能,絕緣電阻越低,越容易產(chǎn)生分流誤差。當(dāng)絕緣電阻增加10倍或減少至1/10時(shí),其分流誤差也隨之減少至1/10或增大10倍。為了減少分流誤差,應(yīng)盡可能采用直徑粗的鎧裝熱電偶,增加絕緣層厚度。如果上述措施無效時(shí),只好采用裝配式熱電偶。
  
 ?。?)中間部位的溫度
  
  如果中間部位的溫度超過800℃,有可能產(chǎn)生分流誤差,其大小將隨溫度的升高,呈指數(shù)關(guān)系增大。因此,除測量端外,其它部位應(yīng)盡可能避免超過800℃。當(dāng)中間部位加熱帶溫度高于800℃時(shí),其加熱帶的長度越長,距離測量端越遠(yuǎn),分流誤差越大。因此,應(yīng)盡可能縮短加熱帶長度,并且,不要在遠(yuǎn)離測量端處加熱,以減少分流誤差。
  
 ?。?)熱電偶絲的電阻
  
  當(dāng)鎧裝熱電偶的直徑相同時(shí),分流誤差將隨熱電偶絲的電阻增大而增加。因此,采用電阻小的熱電偶絲更好。例如:直徑相同的S型鎧裝熱電偶同K型熱電偶相比,其分流誤差減少40%。因此,可采用S型熱電偶測量爐內(nèi)溫場分布,費(fèi)用雖高,但較準(zhǔn)確。

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