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鎧裝熱(re)電偶(ou)校(xiao)準(zhun)用精(jing)密(mi)熱(re)電偶(ou)校(xiao)驗(yan)爐探析
發表時間:2018-05-02     閱讀次數:     字體:【

鎧裝熱(re)電(dian)偶在很早以前(qian)(qian)就(jiu)已經得到(dao)應用(yong), 在以前(qian)(qian)的(de)(de)鎧裝熱(re)電(dian)偶的(de)(de)應用(yong)過程中, 所應用(yong)到(dao)的(de)(de)校準一(yi)直都(dou)是裝配式熱(re)電(dian)偶的(de)(de)校準方法及設備。而(er)對于校驗爐所要求的(de)(de)溫度場, 一(yi)般相對應的(de)(de)檢(jian)定規程都(dou)要保證最高均勻溫場中心(xin)和爐軸向幾何中心(xin)的(de)(de)偏離度在10mm以下, 空載時, 1攝氏度的(de)(de)均勻溫區不得小(xiao)于60mm。

為了能(neng)夠保(bao)證鎧裝(zhuang)熱電(dian)偶(ou)(ou)校準能(neng)夠符合(he)規范(fan)的(de)(de)(de)(de)相關要(yao)(yao)求, 所需要(yao)(yao)做(zuo)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)(yao)工作就(jiu)是要(yao)(yao)盡可能(neng)的(de)(de)(de)(de)對(dui)熱電(dian)偶(ou)(ou)校準不確定度進(jin)行(xing)減少, 以此為基礎進(jin)行(xing)研(yan)發, 就(jiu)研(yan)發出了符合(he)要(yao)(yao)求的(de)(de)(de)(de)精(jing)密熱電(dian)偶(ou)(ou)校驗爐, 精(jing)密熱電(dian)偶(ou)(ou)校驗爐具(ju)有(you)非常(chang)寬(kuan)的(de)(de)(de)(de)均勻(yun)溫區(qu)(qu), 而相應的(de)(de)(de)(de)插孔(kong)溫度均勻(yun)溫區(qu)(qu)也較寬(kuan), 同時, 其自(zi)身的(de)(de)(de)(de)溫度穩定性也非常(chang)好。

1 原有校驗爐存在的問題

以(yi)(yi)前的(de)(de)(de)校驗爐(lu)的(de)(de)(de)爐(lu)體(ti)使用的(de)(de)(de)是臥式管(guan)狀(zhuang)加熱(re)(re)(re)(re)爐(lu)結構, 而校驗爐(lu)運用的(de)(de)(de)是單段的(de)(de)(de)、制成(cheng)距(ju)離(li)不(bu)(bu)(bu)相等的(de)(de)(de)加熱(re)(re)(re)(re)絲進(jin)行加熱(re)(re)(re)(re), 這種加熱(re)(re)(re)(re)方式可(ke)以(yi)(yi)有效保證中心(xin)區域獲取較寬的(de)(de)(de)等溫工(gong)作區。同時(shi), 此種校驗爐(lu)在實際(ji)的(de)(de)(de)應用過程中存在著嚴重(zhong)的(de)(de)(de)問(wen)題, 其中最(zui)主要的(de)(de)(de)問(wen)題就是等溫區距(ju)離(li)太短, 因此, 在進(jin)行校準工(gong)作時(shi), 不(bu)(bu)(bu)僅被檢熱(re)(re)(re)(re)電偶(ou)(ou)向外導熱(re)(re)(re)(re)會對實際(ji)溫度場產生影響, 且校驗爐(lu)自身對外的(de)(de)(de)傳熱(re)(re)(re)(re)也(ye)同樣具(ju)有此作用, 這就會導致熱(re)(re)(re)(re)電偶(ou)(ou)檢驗結果產生一(yi)定的(de)(de)(de)誤差。對于上述(shu)影響來(lai)說(shuo), 具(ju)體(ti)的(de)(de)(de)可(ke)以(yi)(yi)表現為校驗爐(lu)與(yu)各個被檢熱(re)(re)(re)(re)電偶(ou)(ou)間(jian)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)交換狀(zhuang)況不(bu)(bu)(bu)一(yi)致, 同時(shi), 不(bu)(bu)(bu)同時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)平(ping)衡(heng)點存在一(yi)定的(de)(de)(de)差異。具(ju)體(ti)的(de)(de)(de)講, 即:

1.1 溫度場的影響

對(dui)(dui)(dui)(dui)于校(xiao)(xiao)(xiao)驗爐(lu)及被(bei)(bei)(bei)檢熱(re)電(dian)(dian)偶間的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)交(jiao)換狀(zhuang)況和熱(re)平衡(heng)點, 校(xiao)(xiao)(xiao)驗爐(lu)工(gong)作區(qu)溫(wen)(wen)度(du)(du)場的(de)(de)(de)(de)(de)變化對(dui)(dui)(dui)(dui)其結果產生(sheng)影響。具體(ti)來說, 溫(wen)(wen)度(du)(du)場的(de)(de)(de)(de)(de)變化導(dao)致的(de)(de)(de)(de)(de)最直接結果就(jiu)(jiu)是對(dui)(dui)(dui)(dui)標(biao)(biao)準(zhun)熱(re)電(dian)(dian)偶及被(bei)(bei)(bei)校(xiao)(xiao)(xiao)熱(re)電(dian)(dian)偶測(ce)(ce)量(liang)端(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)產生(sheng)影響, 使之出(chu)現(xian)(xian)差(cha)異, 而(er)隨著位置的(de)(de)(de)(de)(de)變化, 其溫(wen)(wen)度(du)(du)也(ye)會(hui)出(chu)現(xian)(xian)差(cha)異。進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)裝(zhuang)(zhuang)配式(shi)熱(re)電(dian)(dian)偶校(xiao)(xiao)(xiao)準(zhun)時, 首(shou)先需(xu)(xu)要做的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)作就(jiu)(jiu)是要對(dui)(dui)(dui)(dui)保(bao)護(hu)管(guan)進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)拆(chai)卸, 進(jin)(jin)(jin)(jin)而(er)將熱(re)電(dian)(dian)極以及絕(jue)緣管(guan)與(yu)標(biao)(biao)準(zhun)熱(re)電(dian)(dian)偶放置在校(xiao)(xiao)(xiao)驗爐(lu)中進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)對(dui)(dui)(dui)(dui)比(bi)。通(tong)過(guo)(guo)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)較(jiao)可以知道, 標(biao)(biao)準(zhun)熱(re)電(dian)(dian)偶的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)端(duan)與(yu)被(bei)(bei)(bei)校(xiao)(xiao)(xiao)熱(re)電(dian)(dian)偶的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)端(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)小到(dao)幾乎可以忽略不(bu)計, 這(zhe)樣也(ye)不(bu)會(hui)造(zao)成(cheng)(cheng)非常(chang)大的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)確定(ding)性。當校(xiao)(xiao)(xiao)準(zhun)鎧(kai)裝(zhuang)(zhuang)熱(re)電(dian)(dian)偶的(de)(de)(de)(de)(de)校(xiao)(xiao)(xiao)準(zhun)直徑(jing)非常(chang)大時, 熱(re)電(dian)(dian)偶的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)端(duan)節點就(jiu)(jiu)會(hui)因為(wei)其在金(jin)屬保(bao)護(hu)管(guan)中, 進(jin)(jin)(jin)(jin)而(er)出(chu)現(xian)(xian)標(biao)(biao)準(zhun)熱(re)電(dian)(dian)偶的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)端(duan)就(jiu)(jiu)需(xu)(xu)要非常(chang)大的(de)(de)(de)(de)(de)距離(li), 這(zhe)樣就(jiu)(jiu)會(hui)造(zao)成(cheng)(cheng)溫(wen)(wen)度(du)(du)差(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)現(xian)(xian)。在進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)實際(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)校(xiao)(xiao)(xiao)準(zhun)過(guo)(guo)程中, 當被(bei)(bei)(bei)校(xiao)(xiao)(xiao)鎧(kai)裝(zhuang)(zhuang)熱(re)電(dian)(dian)偶被(bei)(bei)(bei)扎到(dao)一(yi)塊(kuai)(kuai)時, 此(ci)時就(jiu)(jiu)會(hui)造(zao)成(cheng)(cheng)軸向導(dao)熱(re)現(xian)(xian)象(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)現(xian)(xian), 進(jin)(jin)(jin)(jin)而(er)造(zao)成(cheng)(cheng)此(ci)時的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)場要比(bi)空載時的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)場環境惡化許多。同(tong)時, 在臥式(shi)爐(lu)自身的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)作區(qu)中, 會(hui)存在徑(jing)向對(dui)(dui)(dui)(dui)流現(xian)(xian)象(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)現(xian)(xian), 這(zhe)就(jiu)(jiu)會(hui)導(dao)致在一(yi)個截面上, 不(bu)同(tong)位置下的(de)(de)(de)(de)(de)被(bei)(bei)(bei)校(xiao)(xiao)(xiao)熱(re)電(dian)(dian)偶的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)也(ye)不(bu)一(yi)樣。要想真正確保(bao)校(xiao)(xiao)(xiao)準(zhun)時徑(jing)向溫(wen)(wen)差(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)小, 則(ze)需(xu)(xu)要有效的(de)(de)(de)(de)(de)使用均(jun)溫(wen)(wen)塊(kuai)(kuai)。

1.2 不同時間熱平衡點的差異

當熱(re)(re)溫(wen)(wen)區(qu)特別小時(shi)(shi), 被檢(jian)(jian)熱(re)(re)電(dian)偶和校(xiao)驗(yan)(yan)爐自身的(de)對(dui)外傳熱(re)(re)都會(hui)造(zao)成實(shi)(shi)際的(de)溫(wen)(wen)場發生變化, 進而造(zao)成對(dui)熱(re)(re)電(dian)偶檢(jian)(jian)驗(yan)(yan)結果的(de)影響。對(dui)于相同(tong)溫(wen)(wen)度點(dian)來說, 不(bu)同(tong)時(shi)(shi)間進行(xing)的(de)測試, 所得(de)出的(de)溫(wen)(wen)度點(dian)也會(hui)存在差異(yi), 這是(shi)因(yin)為(wei)在不(bu)同(tong)的(de)時(shi)(shi)間, 校(xiao)驗(yan)(yan)爐的(de)熱(re)(re)平衡點(dian)是(shi)不(bu)一(yi)樣(yang)的(de)。因(yin)此(ci), 在實(shi)(shi)際的(de)熱(re)(re)電(dian)偶檢(jian)(jian)驗(yan)(yan)過程中, 通常情況下都是(shi)后來進行(xing)測量(liang)所得(de)出的(de)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)數(shu)據(ju)都要(yao)比上一(yi)次測量(liang)所得(de)出的(de)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)數(shu)據(ju)數(shu)值(zhi)高(gao)。

對(dui)(dui)于上(shang)述(shu)出現的現象來說, 都會(hui)增加鎧裝熱(re)電偶(ou)(ou)(ou)校(xiao)準(zhun)時(shi)的不(bu)確定(ding)性。而(er)(er)通過諸多實(shi)驗(yan)(yan), 我們可得知(zhi), 在重新(xin)捆扎校(xiao)準(zhun)鎧裝熱(re)電偶(ou)(ou)(ou)時(shi), 所得出的校(xiao)準(zhun)數據范圍在1K左右。同時(shi), 這(zhe)也(ye)是(shi)當(dang)前許多熱(re)電偶(ou)(ou)(ou)生產(chan)廠(chang)商和(he)用戶(hu)及(ji)計量部門的檢測(ce)數據在很多情況下都不(bu)一樣的原因。當(dang)校(xiao)驗(yan)(yan)爐(lu)自(zi)(zi)身(shen)的等(deng)溫(wen)區足夠大時(shi), 才(cai)能夠確保被檢驗(yan)(yan)的熱(re)電偶(ou)(ou)(ou)和(he)校(xiao)驗(yan)(yan)爐(lu)自(zi)(zi)身(shen)對(dui)(dui)外的導熱(re)均不(bu)會(hui)對(dui)(dui)熱(re)電偶(ou)(ou)(ou)檢驗(yan)(yan)結果產(chan)生影響(xiang), 而(er)(er)校(xiao)驗(yan)(yan)爐(lu)不(bu)等(deng)溫(wen)分布區域的熱(re)平衡點及(ji)被校(xiao)及(ji)標準(zhun)熱(re)電偶(ou)(ou)(ou)之間的位置變化(hua)都不(bu)會(hui)對(dui)(dui)試驗(yan)(yan)值造成影響(xiang)。

2 精密熱電偶校驗爐的設計

2.1 精密熱電偶校驗爐設計思路

根據(ju)上述校對校驗爐存在(zai)的問題進(jin)行了分析(xi)可以知道, 對精密熱電偶校驗爐進(jin)行設(she)計的過(guo)程(cheng)中需要(yao)進(jin)行三個方面的改進(jin)工作, 具體如(ru)下:

1) 需要(yao)對精(jing)密(mi)熱電(dian)(dian)偶校(xiao)驗(yan)(yan)爐進行內(nei)外二級爐體結構及(ji)控(kong)溫(wen)系統的(de)(de)應用, 這樣就能(neng)(neng)夠有效(xiao)的(de)(de)保(bao)證(zheng)對等溫(wen)工(gong)作(zuo)(zuo)區(qu)域(yu)的(de)(de)擴大, 同時, 還能(neng)(neng)夠保(bao)證(zheng)對被校(xiao)熱電(dian)(dian)偶及(ji)校(xiao)驗(yan)(yan)爐爐體自身對外傳(chuan)熱影(ying)響的(de)(de)減小。當外級的(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)溫(wen)度能(neng)(neng)夠與內(nei)級的(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)溫(wen)度非(fei)常(chang)接近時, 就能(neng)(neng)夠保(bao)證(zheng)內(nei)級的(de)(de)傳(chuan)熱會降到最低, 由此(ci)可確保(bao)校(xiao)驗(yan)(yan)爐的(de)(de)均(jun)溫(wen)工(gong)作(zuo)(zuo)區(qu)較寬(kuan)。

2) 對于精(jing)密熱電(dian)偶(ou)校驗(yan)爐來說(shuo), 要想在校準試驗(yan)中確(que)保熱電(dian)偶(ou)校驗(yan)爐的(de)(de)數(shu)據離散性(xing)的(de)(de)減小(xiao), 就需要運用插孔的(de)(de)方式進行對熱電(dian)偶(ou)的(de)(de)安(an)置, 這樣就能(neng)夠保證每一支被校熱電(dian)偶(ou)與校驗(yan)爐之間熱交換結果的(de)(de)一致性(xing)得(de)到有效的(de)(de)提(ti)高。

3) 在實(shi)際(ji)的(de)校(xiao)驗(yan)過程中(zhong), 想要(yao)保證(zheng)對被校(xiao)熱(re)電偶(ou)對外(wai)導熱(re)影響的(de)降(jiang)低, 還可以進行不長加(jia)熱(re)器的(de)設置(zhi), 具體的(de)做法就是將補償加(jia)熱(re)器設置(zhi)在校(xiao)驗(yan)爐爐口的(de)位(wei)置(zhi)。

2.2 熱電偶校驗爐溫度控制

校驗(yan)爐是由控(kong)溫(wen)(wen)(wen)熱(re)(re)電(dian)偶(ou)(ou)所(suo)配用數(shu)字溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)控(kong)制儀來指示和控(kong)制工(gong)(gong)(gong)作溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)。對于工(gong)(gong)(gong)作區(qu)的(de)爐管和均(jun)(jun)溫(wen)(wen)(wen)塊(kuai)的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)來說(shuo), 其是由不(bu)同的(de)控(kong)溫(wen)(wen)(wen)熱(re)(re)電(dian)偶(ou)(ou)進(jin)(jin)(jin)行(xing)檢測, 我們可(ke)以將(jiang)它們按(an)順(shun)序分為控(kong)溫(wen)(wen)(wen)熱(re)(re)電(dian)偶(ou)(ou)1及(ji)控(kong)溫(wen)(wen)(wen)熱(re)(re)電(dian)偶(ou)(ou)2, 利用數(shu)字溫(wen)(wen)(wen)控(kong)儀來實現(xian)控(kong)制, 分別為輸出(chu)1、2;其后再(zai)通(tong)過(guo)(guo)可(ke)控(kong)硅進(jin)(jin)(jin)行(xing)均(jun)(jun)溫(wen)(wen)(wen)塊(kuai)及(ji)爐管加熱(re)(re)器(qi)加熱(re)(re)功率(lv)的(de)控(kong)制。一般(ban)情(qing)況下, 爐管的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)和均(jun)(jun)溫(wen)(wen)(wen)塊(kuai)工(gong)(gong)(gong)作過(guo)(guo)程中的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)相比(bi), 都較低, 這(zhe)樣(yang)才能保證均(jun)(jun)溫(wen)(wen)(wen)塊(kuai)在工(gong)(gong)(gong)作過(guo)(guo)程中對外熱(re)(re)傳導(dao)現(xian)象的(de)出(chu)現(xian), 進(jin)(jin)(jin)而從根本上做到了對校驗(yan)爐工(gong)(gong)(gong)作區(qu)域溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)均(jun)(jun)勻(yun)性的(de)提高(gao)。

3 結束語

綜上所(suo)述(shu), 相(xiang)對(dui)于傳統的熱(re)電偶(ou)校(xiao)驗爐, 精密熱(re)電偶(ou)校(xiao)驗爐在插(cha)孔溫(wen)度的均勻性(xing)和(he)一致性(xing)以及工(gong)作(zuo)溫(wen)度的穩定性(xing)都得(de)到很大提升。技術性(xing)能(neng)完全(quan)符合鎧裝熱(re)電偶(ou)校(xiao)準規范對(dui)熱(re)電偶(ou)校(xiao)驗爐提出(chu)的相(xiang)關要求。


 
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