S型熱電偶在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用

摘要:在循環(huán)流化床鍋爐中，溫度是需要測量和控制的重要參數(shù)之一:而爐膛溫度是鍋爐溫度參數(shù)重要的參數(shù)之一。在循環(huán)流化床鍋爐的煤燃燒過程中，其溫度能達(dá)到1000多攝氏度。S型熱電偶測溫范圍能達(dá)到1600℃,滿足測溫要求。但部分熱電偶需要與“沸騰”的燃燒煤層接觸，其保護(hù)套管極易磨損，導(dǎo)致熱電偶絲磨斷;且S型熱電偶價格較高，長度為1米，偶絲直徑為0.5mm，耐磨防護(hù)套的熱電偶市場價格在1萬元左右。在熱電偶的使用過程中，如何減少熱電偶的磨損，提高熱電偶的使用壽命顯得重要。
引言
        在溫度測量中，熱電偶的應(yīng)用廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、測量范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號便于遠(yuǎn)傳等許多優(yōu)點(diǎn)。另外，由于熱電偶是-種有源傳感器，測:量時不需外加電源，使用方便，所以常被用作測量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度.
1熱電偶的工作原理
1.1測量原理
       兩種不同成份的導(dǎo)體(熱電極)兩端接合成回路，當(dāng)兩個接合點(diǎn)的溫度存在差異時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動勢稱為熱電勢.熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端(測量端)，另一-端叫做冷端(補(bǔ)償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢.
熱電偶實(shí)際，上是--種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度.
1.2結(jié)構(gòu)
       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必須焊接牢固;(2)兩個熱電極彼此之間為防止短路應(yīng)具有很好地絕緣路;(3)熱電偶自由端與補(bǔ)償導(dǎo)線的連接要方便可靠;
(4)保護(hù)套管應(yīng)能保證有害介質(zhì)與熱電極充分隔離。
1.3熱電偶的分類
      常用熱電偶可分為非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類.所謂標(biāo)準(zhǔn)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，它有與其配套的顯示儀表可供選用。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.標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S.B、E、K、R、J.T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為中國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶.
      從理論.上講，任何兩種不同導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)都可以配制成熱電偶，但是作為實(shí)用的測溫元件，對它的要求是多方面的。為了保證工程技術(shù)中的可靠性，以及足夠的測量精度，并不是所有材料都能組成熱電偶，一般對熱電偶的電極材料，基本要求是:(1)在測溫范圍內(nèi)，熱電性質(zhì)穩(wěn)定，不隨時間而變化，有足夠的物理化學(xué)穩(wěn)定性，不易氧化或腐蝕;(2)電阻溫度系數(shù)小，導(dǎo)電率高，比熱小:(3)測溫中產(chǎn)生熱電勢要大，并且熱電勢與溫度之間呈線性或接近線性的單值函數(shù)關(guān)系:(4)材料復(fù)制性好，機(jī)械強(qiáng)度高，制造工藝簡單，價格便宜.
1.4熱電偶的安裝
       對熱電偶的安裝，應(yīng)注意有利于測溫正確，安全可靠及維修方便，而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作.要滿足以上要求，在選擇對熱電偶和熱電阻的安裝部位和插入深度時要注意以下幾點(diǎn):
(1)為了使熱電偶和熱電阻的測量端與被測介質(zhì)之間.有充分的熱交換，應(yīng)合理選擇測點(diǎn)位置，盡量避免在閥門，彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電偶或熱電阻.
(2)帶有保護(hù)套管的熱電偶和熱電阻有散熱和傳熱損失，為了使測量誤差減少，熱電阻和熱電偶應(yīng)該插入足夠深:a:對于測量管道中心流體溫度的熱電偶，一般都應(yīng)將其測量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝).如被測流體的管道直徑是200毫米，那熱電偶或熱電阻插入深度應(yīng)選擇100毫米:b:對于高溫高壓和高速流體的溫度測量(如主蒸汽溫度)，為了減小保護(hù)套對流體的阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂，可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式熱電偶，淺插式的熱電偶保護(hù)套管，其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm;熱套式熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100m;c:假如需要測量是煙道內(nèi)煙氣的溫度,盡管煙道直徑為4m,熱電偶或熱電阻插入深度1m即可;d:當(dāng)測量原件插入深度超過1m時，應(yīng)盡可能垂直安裝，或加裝支撐架和保護(hù)套管.
1.5溫度補(bǔ)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(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)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(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，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(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0C時對測溫的影響。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度差不能超過100C.
2S型熱電偶在循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用
       由于熱電偶在循環(huán)流化床鍋爐中使用時測量的是爐膛溫度，部分測點(diǎn)溫度在1000℃左右，故采用S型熱電偶.沸騰的煤層與熱電偶接觸，導(dǎo)致熱電偶保護(hù)套管磨損嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)磨漏保護(hù)套管的情況。盡管保護(hù)套管采用耐磨材料制成，但磨損情況仍不容樂觀。由于沸騰的煤層對熱電偶的磨損是單向的，即下部磨損嚴(yán)重。故經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)每經(jīng)過三個月左右對熱電偶旋轉(zhuǎn)180°可減少單向磨損量，從而延長熱電偶的使用壽命。如圖2所示，左側(cè)為旋轉(zhuǎn)180°熱電偶，右側(cè)為未旋轉(zhuǎn)熱電偶。可見，未旋轉(zhuǎn)的熱電偶單側(cè)已經(jīng)磨漏，偶絲已經(jīng)折斷:旋轉(zhuǎn)180°后的熱電偶雖有明顯磨損，但偶絲依然完好。.

4結(jié)束語
       近期，原材料價格上長、這對生產(chǎn)成本的提高影響很大.如何在這種情況下降低備件成本、提高效益，在保證溫度測量正確的情況下降低備件成本尤為重要。S型熱電偶作為循環(huán)流化床鍋爐主要的測溫儀表消耗件價格昂貴.一般情況下，熱電偶的使用壽命只有3個月，采用耐磨型熱電偶，使用壽命可延長到4-5個月.如果在使用3個月后將熱電偶旋轉(zhuǎn)180度，可將使用壽命延長至7-8個月。僅此熱電偶--項(xiàng)，備件成本可節(jié)約60%左右。