特种场合下的温度测量技术

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1、http://www.docin.com/sundae_meng特种场合下的温度测量技术[摘要]对于测量条件恶劣,不能用常规传感器实现的特殊场合,如高温强腐蚀性介质、真空、高温熔体及核辐射条件下的温度测量，必须开发特种专用传感器。本文阐述了钨铼热电偶等特种温度传感器的特点、性能及应用，并着重探讨了当前测温领域热点问题。铝液、铜液及熔盐等高温熔体连续测温；高温渗碳、真空粉末冶金烧结炉（气）等强还原性气氛下的温度测量；流化床等流动粉体等高温强磨损条件下的温度测量技术等。实践证明，新开发的特殊场合下专用温度传感器，不仅与国际接轨，替代进口产品，而且还可以打入国际市场。[关键词]温度传感器；钨铼

2、热电偶；高温熔体；流化床；温度测量引言    温度是一个重要的物理量，也是工业生产过程中主要工艺参数。现有的温度传感器，主要用于一般场合的温度测量。而特殊场合下的温度测量是指那些条件恶劣，不能用常规传感器实现的温度测量，如高温强腐蚀、等离子温度、气流温度及核辐射环境下的温度测量等[1]。本文只能针对当前高温领域热点话题进行探讨。1．特种温度传感器1．1高温热电偶1．1．1高温热电偶    众所周知，在1200℃以上的高温下，处于还原性气氛的热电偶，将与介质发生化学反应，同时在热电偶内部，保护管、绝缘物与热电偶丝之间的接触反应及合金元素的挥发，也将引起反应，致使热电偶发生劣化。如果保护管内

3、有微量氧、水或有被玷污的杂质存在，又将显著加速劣化进程。因此，要根据测量条件选择适当的材质，并进行严格管理，对延长热电偶的使用寿命起决定作用。    当温度t＞1800℃时，通常选用钨铼热电偶(5/26)，当温度t＜1800℃时，可选用B型热电偶。在核辐射的环境下，应选用Pt.5%Mo—Pt.0.1%Mo及Ni.18%Mo—Ni等特种热电偶。1．1．2钨铼热电偶(1)钨铼热电偶标准    钨铼热电偶是伴随高温测量技术的发展而发展起来的，它具有热电偶丝熔点高、热电动势大、灵敏度高、价格便宜等优点。(2)使用温度http://www.docin.com/sundae_meng    WRe合

4、金的熔点在3000℃以上，但是，高温下铼的挥发却很严重，致使热电偶的热电动势很不稳定。而且高温下钨丝极脆，故钨铼热电偶的使用温度限制在2300℃以下。(3)使用气氛    因WRe合金极易氧化，故不能在空气及其它氧化性气氛中应用[2]。适用于还原、惰性、真空、核辐射等环境的高温测量。(4)国产钨铼热电偶的精度与不均匀性。    国产钨铼热电偶不仅分度表与国际接轨，而且钨铼热电偶的热电性能也能达到国际标准。为检测国产钨铼热电偶的精度与不均匀性，在1997年作者曾将北京及重庆产的钨铼热电偶丝送日本山里公司进行检定。三批WRe（3/25）及（5/26）热电偶检定结果如下：①钨铼热电偶精度   

5、 检定结果表明国产偶丝能达到美国HOSKINS公司同类产品水平。最近，作者又向卢森堡提供钨铼热电偶WRe(5/26)，用于粉末冶金烧结炉。经CERA公司用标样校准，其测量精度达到了国外同类产品先进水平。②不均匀性    我国钨铼热电偶标准中规定，整卷（盘）偶丝正极或负极在1200℃的不均匀热电动势不得超过80μV。作者对同一批钨铼热电偶丝WRe(5/26)头、中、尾部分别取样，然后在Zn、Al、Ag、Cu点检定结果表明，同一批钨铼热电偶丝的不均匀性，随温度的增高而增大，即低温偏差小，高温偏差大。但由Cu点实测值计算其不均匀性电动势，远低于规定数值。③物理性能    国产钨铼热电偶丝的热电

6、性能与国际是接轨的，但是其物理性能，尤其是韧性欠佳，正极很脆，稍不留心就折断，国外钨铼热电偶的韧性明显优于国内，国产偶丝的韧性有待进一步提高。    作者长期致力于国产钨铼热电偶的推广应用，潜心研究钨铼热电偶的长期稳定性[3]，并且已批量用于工业炉温度测量[4]。自2000年起，钨铼热电偶的用户在逐年增加，相信伴随高温领域测温技术的发展，一定会有更大的发展。1．1．3抗氧化钨铼热电偶http://www.docin.com/sundae_meng    作者开发的抗氧化钨铼热电偶已获得国家专利[5]，既可用于氧化、还原气氛，又可在两者交替气氛中使用。自1992起年先后在沈阳冶炼厂、营口三

7、征化工公司、攀钢、塞尔公司、阿斯创公司、华翔工业炉、泰国、卢森堡等国的冶金、真空炉应用。结果表明：钨铼热电偶的使用寿命与铂铑系热电偶相当，而价格仅为铂铑的一半。日本、美国的抗氧化钨铼热电偶，主要用于煤气化炉或硫回收装置等恶劣环境。法国正在探讨在耐火材料行业中应用[6]。1．2高温用保护管    为了选择适合的保护管材质,使用者应具有物理、化学及材料等多方面知识。高温用保护管的主要性能见表1。    目前，国内的烧结钼管，规格为Φ6～