工业热电偶使用及温度计量的研究分析

发表时间:2020/6/30   来源:《科学与技术》2020年5期   作者:许诚
[导读] 工业生产过程中对温度的控制是在所难免的
        摘要:工业生产过程中对温度的控制是在所难免的,控制精确的温度对工业生产方面有巨大意义,随着需求的产生,热电偶也顺势而生,越来越广泛的被应用到工业生产中。热电偶能够直接和环境相接触,测出环境中的温度,省略与介质接触步骤,从而使测量的温度更加精准,误差更小。本文主要分析了热电偶的工作原理,分析了工业热电偶温度计量过程中的注意事项,为热电偶的维护和保养提供一些参考。
        关键词:热电偶;温度计量;优化途径
        前言
        温度是物理学中最常用的物理量之一,其对工业制造及科学发展起到至关重要的作用。同时,其也是工业制造业中的重要工艺参数。在物理学上,物质的各个属性及大自然规律性均同温度关系密切,伴随科学在工业生产中的作用愈发显著,温度的计量体现出更关键的科研价值。另外,其附带产品温度传感器应运而生并在工业生产中发挥着重要效能,它们的测量精准度对工业制造的效率及品质产生巨大影响。
        在常规的工业化生产中,热电偶温度传感器运用最为广泛。其不仅在石油加工、化学、能源、军工、航天等领域被普遍运用,另外,在医学设备、科研仪器、电子计量、制药生产、家用电器及汽车制造中,该传感器被赋予重任。
        1 热电偶的工作原理
        热电偶工作测温的主要原理是利用塞贝克效应,然后再将温度差转化为电信号,再利用仪表将电信号转化为数字信号,也就是仪表上所显示的数值。当温度差越大时,不同导体间的电流就会越强,产生的电流信号也是愈强,在仪表上所显示的测温值也更大,两者是正相关系。热电偶准确度高、灵敏度高、测温时间短,达到了又快又准的目的,同时能够直接接触待测物质是其最大优势。但是随着热电偶使用时间增加,导致精准度会逐渐下降,出现系统误差,需要对其误差来源进行不断分析,从而对其加强维护、保养以及校正,这样才能有效避免过大的误差,保证测量的精准度。
        2热电偶使用中的注意事项
        ①按照确定好测量温度的环境,在温度测量时选择最合理的热电偶类型。②所选择的冷端补偿器也应该根据实际的环境情况选择。③对于热电偶温度计量仪器放入深度不能够随意对其进行改变,同时应该保证放在中间位置。④在使用热电偶温度计量仪器时,需要保证使用的环境相同,避免过大的温度变动对保护管造成损坏。⑤热电偶温度计量仪器的使用需要注意相关保护装置的应用。⑥对于热电偶的保护装置来讲,应该对其进行定期更换。⑦在热电偶接线工作中应该严格的按照图纸进行,同时了解到补偿导线的正负极。
        3 热电偶测量过程中需要注意的问题
        3.1 热电偶的安装不合理引起的问题
        热电偶在对待测物质进行测温时,位置的选择十分的重要,对其精确度影响较大。一旦位置安装不对,插入深度不达使用标准,热电偶工作误差就会随之增大。而且由于每种物质的导热性能不同,应用热电偶时,要对插入深度进行校正与调整,并反复试验来确定深度,否则误差控制很难到位。
        3.2 热辐射及导热问题
        测量误差来源之一就是热辐射。因为热辐射范围较大,有时会对正在测量的热电偶工作端产生热辐射影响,误差也会随之加大。导热误差就热电偶自身构造造成的误差,因为导体导热的两端长度有变化,就会有一定的温度差,就会导致测量结果误差偏大。
        3.3 热电偶的响应问题
        热电偶的动态响应问题是指热电偶进入待测物质后,其指示值响应时间超出了标准响应时间。热电偶是插人式测温,需要测量端与待测物温度无偏差,才能进行电信号的转化。因此,这种响应时间的快慢直接影响着其灵敏度。这种灵敏度受构造和使用环境温度条件所影响。静止测量时,热电偶灵敏度高,准确度高。而当待测物质温度是动态变化状态时,热电偶或无法与这种变化保持同步,就会产生动态响应误差,使每一时刻的测量值出现偏差。
        3.4 测量系统漏电问题
        热电偶结构出现漏洞,外包装绝缘体老化或开裂,造成漏电。温度差导致的电流损失,热电势影响,以至于测量结果与现实完全不符,或者系统故障无法显示测量值。


        4热电偶温度计量优化途径
        4.1 合理选择测温点与插入深度
        选择恰当的位置和深度对于热电偶测温来说非常关键。采集待测环境数据,然后对其做出分析总结,找到最合适的检测点,就可以保证测量的准确度,消除测温误差,更好的检测并且控制温度。综合考虑热电偶的结构、密封性、材质等方面,加上深入检测实践,同时分析总结规律,以此来确定最佳深度。虽然一些测量环境存在差异,但是为了避免温差超差问题,所以仍然需要通过实验确定最佳深度。
        4.2 热辐射及导热问题的修正
        热辐射误差修正方法有以下几点:第一点是以对流的形式来降低辐射热;第二点是通过隔离的方法控制热交换。而导热误差的修正基本上是一样的,一般都是通过提高对流来降低导热的方法来修正的。
        4.3热电偶动态响应问题的修正
        热电偶动态响应强弱是其灵敏性的表现。提高灵敏性,才能加快热响应速度。可以从加快热传感响应速度和调小滞后时间两方面来校正。研究结果表明,热电偶热响应越快,其接点体积越细小,接触面越大。因此,进行校正时,可以改变检测端外形,使热电偶接点体积精细化,还要与待测物的接触面积增大,从而缩小热电偶的热响应滞后时间。此外,采用导热性能强,热响应快的材质作热电偶传感器,将动态响应误差降至安全标准内,才能将热电偶的最佳性能发挥出来。
        4.4测量系统漏电问题的修正
        热电偶测温系统有电流,绝缘层容易老化,必须定期维护、检查和保养,才能避免漏电误差。此外,还可增大热电偶直径,加厚保护层等方法来避免误差超差。
        4.5 加强对温度计量设备的检测
        温度计量设备的存放需要特别严格的环境要求,要是在强酸的环境下就会使温度计量设备容易损坏,就会导致设备在测量时无法的正确测量。所以,我们要请专门的人员来管理温度计量操作的设备,预防温度计量设备的遗失和损坏的状况发生。在购买温度计量设备时,还需要计划好所需设备类型的方案,然后严格照着计划来采购设备,在买完设备之后还要对设备进行规范化管理,避免设备的丢失和损坏。
        4.6 温度计量装置死机问题的处理措施
        (1)应当关闭电源,在30秒之后再对其重新开机,如果重新开机对其没有解决效果,表明是内部系统出现故障,应当找专业维修人员进行维修。因此需要将其汇报给电工和电气管理人员,聘请专业师傅对其进行处理,禁止自行开机修理,否则可能因操作问题而导致系统崩坏。
        (2)需要做好维护工作,机器如人,长时间不保养便会出现局部坏死现象,机器的反应灵敏度也会大大下降,精准度也会受到影响,降低了计量工作的可靠性。检测和维护温度计量装置设备的方式有很多种,其中一种——应用辐射监测原理,需要对周围环境进行校准。
        5结束语
        综上所述,热电偶温度计量工作的开展对工业生产方面有很大利益,对企业的可持续发展起到了十分重要的作用。热电偶温度计量工作的顺利开展需要各种类型计量装置和科学的支持,通过科学合理的装置来发挥其重要作用。热电偶温度计量有众多优势,在工业生产中应用广泛,企业应当对其有更高的重视,加强对温度计量工作的开展,结合实际发展情况,改良创新出与时俱进的温度计量工具。
参考文献
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