熱處理爐用熱電偶測溫系統的現場校溫及誤差分

[摘要]溫度測量控制儀表作為熱處理工藝中的關鍵測量設備對熱處理產品品質的好壞起著至關重要的作用。本文主要介紹了熱處理爐現場校溫方法，闡述了現場校溫的誤差分析及處理措施，以及現場校溫的注意事項。
前言.
　　溫度控制儀表是否準確可靠、穩定地工作，儀表反映的是否是熱處理爐內的真實溫度，必須依靠現場校溫來隨時監控和保證。如果熱處理爐用熱電偶感應的熱處理爐內溫度與實際溫度相差太大，很容易引起熱處理產品的批量品質事故的發生，要把這種品質事故消滅在萌芽狀態，定期對熱處理爐進行現場校溫是非常有效的保證措施。.
1.熱處理爐的現場校溫
1.1熱處理爐現場校溫方法
　　現場校驗儀表一般采用成套校驗的方法，即將一次儀表熱電偶、補償導線和二次儀表組成整套測溫系統后，再用標準測溫熱電偶、補償導線和標準測量儀器組成一套標準，對該測溫系統進行對比測溫校驗，以獲得-一個總的系統誤差。在以后的使用過程中，只要保持系統的成套性和與校驗時相同的外界條件，這一誤差可以保持不變。只要在這成套測溫系統上加上一個統一的修正值，便可得到較準確的測量結果。
1.2現場實施校溫條件
　　符合以下條件之一者，都應進行熱處理爐的現場校溫，以確定成套測溫系統的綜合誤差。
(1)新添置的熱處理爐首次應用于生產:
(2)經過大修或技術改造的熱處理爐:
(3)熱處理爐生產對象變更或工藝變更，需要改變保溫精度時:
(4)定期或臨時需要進行現場校溫時;
(5)控溫熱電偶位置變更或重新更換時;
(6)控溫二次儀表重新更換時:
(7)停爐后重新升溫時。
1.3現場校溫儀器選取
　　現場校溫時需提供以下儀器或設備:測溫熱電偶及其連接的補償導線，精度不低于0.05級的直流電位差計或能滿足要求的其它標準檢測設備。當標準檢測設備沒有環境溫度自動補償功能時，還需提供最小分度為0.1℃，量程為0℃至50℃的工作用水銀溫度計。
1.4現場校溫步驟
(1)校正好檢測儀器，有預熱要求的需按技術要求進行預熱。
(2)將測溫熱電偶插入預留的測溫孔，其工作端應與控溫熱電偶的工作端接近，并盡量處于相同的工作溫度，以免因爐溫不均勻而造成附加誤差。測量應在爐子保溫30分鐘后進行。
(3)用補償導線將測溫電偶與標準檢測儀器連接起來，注意正負極的接人，以免因補償導線安裝不當超成更大的附加誤差。
(4)當到達檢測溫度并保溫規定時間后，讀取檢測點的數值，至少應讀取最高、最低點各3個循環6次讀數，取各次讀數的平均值。
(5)將讀取的數據按以下公式修正后得到實際溫度，計算出檢測點的誤差或修正值。
1.5系統綜合誤差或修正值使用
　　根據1.4的步驟檢測完整個過程后，得到整個控溫系統的綜合誤差。修正值為誤差的相反數，此時在控溫參數上加上一個系統誤差的數值即可。
　　例如:原來控溫參數為920℃，現測得實際溫度為940℃，則系統誤差為-20℃，即實際溫度高了20℃,要達到控溫920C的目的，則控溫參數應減去20C，為900℃，公式為:現控溫參數=原控溫參數+系統誤差:或者通過智能二次儀表的示值誤差修正功能加上20℃，也同樣達到修正控溫參數的目的。
　　在整個，系統中運用系統誤差來修正控溫參數和二次儀表的示值誤差時一定要注意是加上還是減去系統誤差，往往在實際運用中搞反，這樣不但起不到消除系統誤差的目的，反而加大了系統的綜合誤差。
2.現場校溫的誤差分析及處理措施
　　在熱處理爐現場校溫的過程中，影響爐溫測量精度的主要因索是檢測儀器的基本誤差和附加誤差兩部分。由于檢測儀器是用不低于0.05級的標準儀器來測量的，因此相對于被校系統0.5級、1.0級的測量溫控儀表來說，滿足1/3至1/10的測量原則，所以其產生的基本誤差相對被校系統可以忽略不計。只是在使用過程中要注意符合標準儀器的外部使用條件，不符合外部條件的應進行修正。測量系統的附加誤差是指對爐溫進行測量時，由于周圍環境的影響，測量方法不正確，儀表安裝不當和操作人員的觀察不準等原因引起的誤差。這種誤差對測量結果的影響是很難估計的，只有通過正確的使用和細心的操作來加以減小和消除。附加誤差主要有以下幾方面。.
(1)環境條件引人的誤差
環境條件引入的誤差有:
　　檢測儀器周圍有較強的電磁場，環境溫度變化超出了檢測儀器的使用要求，被測介質對感溫元件熱電偶的腐蝕作用使其熱電特性發生變化而引起的誤差等。
處理措施:
　　在使用時盡量在沒有強電磁場的地方進行校溫;用補償導線把參考端溫度延伸到溫度恒定的地方進行測溫:對有腐蝕性介質的應用耐熱耐腐蝕的保護管對熱電偶進行保護。
(2)安裝不當引入的誤差
安裝不當引入的誤差有:
　　當熱電偶安裝位置不當或插入深度不夠，熱電偶的保護管與爐壁間的間隙未填充絕緣物質，使爐內的溫度不恒定，熱電偶參考端太靠近爐體，使參考端的溫度超過100℃等。
處理措施:
　　熱電偶插入爐子的深度至少應為保護管外徑的8至10倍;用石棉繩等絕緣物質堵塞熱電偶保護管和爐壁間的空隙;用較長的熱電偶使參考端的溫度不超過100℃，并盡可能使參考端溫度保持穩定不變。熱電偶安裝時應盡量垂直安裝，并與被校熱電偶接近，若水平安裝時應隔一段時間把熱電偶轉動90度，防止熱電偶在高溫工作環境下變形彎曲。
(3)熱電偶熱惰性引入的誤差
　　工業用II級熱電偶的時間常數為30~-90s,雙層以上瓷保護管的熱電偶時間常數可達到180s，所以由于熱電偶的熱惰性，使檢測儀器的示值落后于被測溫度的變化而引起測量誤差。
處理措施:由于直徑為ψ5的絕緣型鎧裝熱電偶，其時間常數為5s，所以推薦用鎧裝熱電偶進行現場校溫，會大大減小熱惰性引入的誤差，并且由于其外管的氣密保護和化學性能穩定的絕緣材料的牢固覆蓋，使用壽命較--般的熱電偶長。
(4)操作人員的觀察不當引入的粗大誤差當用0.05級的直流電位差計進行檢測時，操作者應垂直讀取檢流計和水銀溫度計的示值，防止視值產生的誤差。還有最好在讀取每一個讀數時，記下相應的環境溫度，防止環境溫度不恒定引起的誤差。
3.現場校溫的注意事項
(1)現場使用熱電偶測溫時應注意補償導線與熱電偶分度號--致，正負極的正確接人，熱電偶參:考端的完全補償。
(2)在現場校溫前先檢查被檢儀表及熱電偶是否處于正常的工作狀態，二次儀表應經檢定合格。當校溫發現誤差較大時，應查找原因，是一次儀表的原因應重新更換。如果是二次儀表的原因應修理檢定合格后重新投入使用。此時應重新對整個被檢系統進行校溫。
(3)由于目前沒有成套現場校溫的檢定規.程或校準規范，因此為使校溫工作合理合法地進行，企業應編制相應的規范，從而使校溫工作有法可依，有章可循。
4.結束語
　　重視熱處理爐現場校溫、正確掌握其操作方法是相當必要的，熱處理爐的現場校溫對熱處理產品的品質起著保駕護航的作用，能夠避免質量事故的發生。