S型熱電偶在循環(huán)流化床鍋爐中的應用

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之一:而爐膛溫度是鍋爐溫度參數重要的參數之一。在循環(huán)流化床鍋爐的煤燃燒過(guò)程中，其溫度能達到1000多攝氏度。S型熱電偶測溫范圍能達到1600℃,滿(mǎn)足測溫要求。但部分熱電偶需要與“沸騰”的燃燒煤層接觸，其保護套管極易磨損，導致熱電偶絲磨斷;且S型熱電偶價(jià)格較高，長(cháng)度為1米，偶絲直徑為0.5mm，耐磨防護套的熱電偶市場(chǎng)價(jià)格在1萬(wàn)元左右。在熱電偶的使用過(guò)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，熱電偶的應用廣泛，它具有結構簡(jiǎn)單、制造方便、測量范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號便于遠傳等許多優(yōu)點(diǎn)。另外，由于熱電偶是-種有源傳感器，測:量時(shí)不需外加電源，使用方便，所以常被用作測量爐子、管道內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
       兩種不同成份的導體(熱電極)兩端接合成回路，當兩個(gè)接合點(diǎn)的溫度存在差異時(shí)，在回路中就會(huì )產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現象稱(chēng)為熱電效應，而這種電動(dòng)勢稱(chēng)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(補償端);冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會(huì )指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢.
熱電偶實(shí)際，上是--種能量轉換器，它將熱能轉換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度.
1.2結構
       熱電偶的結構形式為了保證熱電偶可靠、穩定地工作，對它的結構要求如下:(1)組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的必須焊接牢固;(2)兩個(gè)熱電極彼此之間為防止短路應具有很好地絕緣路;(3)熱電偶自由端與補償導線(xiàn)的連接要方便可靠;
(4)保護套管應能保證有害介質(zhì)與熱電極充分隔離。
1.3熱電偶的分類(lèi)
      常用熱電偶可分為非標準熱電偶和標準熱電偶兩大類(lèi).所謂標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統--的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數量級.上均不及標準化熱電偶，一般也沒(méi)有統一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測量.標準化熱電偶中國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn)，并指定S.B、E、K、R、J.T七種標準化熱電偶為中國統一設計型熱電偶.
      從理論.上講，任何兩種不同導體(或半導體)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，熱電性質(zhì)穩定，不隨時(shí)間而變化，有足夠的物理化學(xué)穩定性，不易氧化或腐蝕;(2)電阻溫度系數小，導電率高，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(xiàn)性或接近線(xiàn)性的單值函數關(guān)系:(4)材料復制性好，機械強度高，制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜.
1.4熱電偶的安裝
       對熱電偶的安裝，應注意有利于測溫正確，安全可靠及維修方便，而且不影響設備運行和生產(chǎn)操作.要滿(mǎn)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(shí)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，應合理選擇測點(diǎn)位置，盡量避免在閥門(mén)，彎頭及管道和設備的死角附近裝設熱電偶或熱電阻.
(2)帶有保護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)，為了減小保護套對流體的阻力和防止保護套在流體作用下發(fā)生斷裂，可采取保護管淺插方式或采用熱套式熱電偶，淺插式的熱電偶保護套管，其插入主蒸汽管道的深度應不小于75mm;熱套式熱電偶的標準插入深度為100m;c:假如需要測量是煙道內煙氣的溫度,盡管煙道直徑為4m,熱電偶或熱電阻插入深度1m即可;d:當測量原件插入深度超過(guò)1m時(shí)，應盡可能垂直安裝，或加裝支撐架和保護套管.
1.5溫度補償
       由于熱電偶的材料一般都比較貴重(特別是采用貴金屬時(shí))，而測溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線(xiàn)把熱電偶的冷端(自由端)延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線(xiàn)的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)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，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補償冷端溫度t0≠0C時(shí)對測溫的影響。在使用熱電偶補償導線(xiàn)時(shí)必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線(xiàn)與熱電偶連接端的溫度差不能超過(guò)100C.
2S型熱電偶在循環(huán)流化床鍋爐的應用
       由于熱電偶在循環(huán)流化床鍋爐中使用時(shí)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，導致熱電偶保護套管磨損嚴重，經(jīng)常出現磨漏保護套管的情況。盡管保護套管采用耐磨材料制成，但磨損情況仍不容樂(lè )觀(guān)。由于沸騰的煤層對熱電偶的磨損是單向的，即下部磨損嚴重。故經(jīng)過(guò)反復試驗，發(fā)現每經(jīng)過(guò)三個(gè)月左右對熱電偶旋轉180°可減少單向磨損量，從而延長(cháng)熱電偶的使用壽命。如圖2所示，左側為旋轉180°熱電偶，右側為未旋轉熱電偶?？梢?jiàn)，未旋轉的熱電偶單側已經(jīng)磨漏，偶絲已經(jīng)折斷:旋轉180°后的熱電偶雖有明顯磨損，但偶絲依然完好。.

4結束語(yǔ)
       近期，原材料價(jià)格上長(cháng)、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(jià)格昂貴.一般情況下，熱電偶的使用壽命只有3個(gè)月，采用耐磨型熱電偶，使用壽命可延長(cháng)到4-5個(gè)月.如果在使用3個(gè)月后將熱電偶旋轉180度，可將使用壽命延長(cháng)至7-8個(gè)月。僅此熱電偶--項，備件成本可節約60%左右。