溫度檢測(cè)的重要性

 

    化工生產(chǎn)是一個(gè)非常復(fù)雜的物料平衡變化過程，生產(chǎn)進(jìn)行的程度通常無法直觀的觀察，只能通過一些能反映過程變化的參數(shù)來間接的認(rèn)知，進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)的操作，以保證生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行。雖然表征生產(chǎn)進(jìn)行程度的參數(shù)很多，但對(duì)于一個(gè)復(fù)雜生產(chǎn)的整個(gè)過程，一些特定表征參數(shù)很難全面的反映出生產(chǎn)的進(jìn)行程度。物料平衡變化的同時(shí)也發(fā)生能量的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移，無論是物理反應(yīng)還是復(fù)雜的化學(xué)變化，都可通過能量的檢測(cè)來判斷生產(chǎn)的進(jìn)程。溫度是表征能量大小的物理參數(shù)，因此對(duì)于化工生產(chǎn)我們只需檢測(cè)一些關(guān)鍵點(diǎn)的溫度就可判斷出生產(chǎn)進(jìn)行的程度，從而能夠控制生產(chǎn)提高產(chǎn)能減少能耗保證安全，所以溫度檢測(cè)是化工生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的參數(shù)。

 

    溫度檢測(cè)的手段

 

    化工生產(chǎn)的溫度檢測(cè)分為就地指示和遠(yuǎn)傳顯示控制兩大類，就地指示比較簡(jiǎn)單通常使用雙金屬熱電阻精度較差通常不作為生產(chǎn)控制調(diào)節(jié)的依據(jù)。遠(yuǎn)傳溫度儀表把現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)的溫度遠(yuǎn)傳到控制室顯示和控制是生產(chǎn)的重要參數(shù)，作為生產(chǎn)控制的重要手段要求準(zhǔn)確可靠。

 

    相比化工生產(chǎn)中繁雜的各類檢測(cè)儀表，溫度檢測(cè)是傳統(tǒng)四大檢測(cè)參數(shù)中類型最少結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的儀表?，F(xiàn)場(chǎng)使用的遠(yuǎn)傳溫度檢測(cè)儀表通常只有三大類：

 

    高溫輻射式溫度計(jì)，用于生產(chǎn)溫度長(zhǎng)期處于1000度以上的生產(chǎn)場(chǎng)合，這類儀表在大多數(shù)生產(chǎn)中應(yīng)用較少。

 

    熱電阻溫度儀表，通常用于低于200度以下生產(chǎn)的低溫場(chǎng)合。應(yīng)用最多的是各種機(jī)泵設(shè)備本身的溫度檢測(cè)，用來檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行的溫度防止超溫?fù)p壞設(shè)備。

 

    熱電偶溫度檢測(cè)儀表，因?yàn)闇y(cè)溫范圍廣可以從-200——1200度范圍內(nèi)使用是化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的溫度檢測(cè)儀表。熱電偶根據(jù)使用的溫度范圍又分為很多型號(hào)，其中應(yīng)用最為廣泛的是K型熱電偶。雖然不同型號(hào)的熱電偶的材質(zhì)不同，但它們的測(cè)溫原理相同。

 

    熱電偶測(cè)溫原理

 

    熱電偶是一個(gè)非常簡(jiǎn)單檢測(cè)儀表，只要把兩根不同材質(zhì)的導(dǎo)體一端焊接在一起，就可以制成一個(gè)熱電偶溫度計(jì)。如此簡(jiǎn)單構(gòu)造儀表的測(cè)溫原理是金屬導(dǎo)體的熱電效應(yīng)，這種熱電效應(yīng)有兩部分構(gòu)成：接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。

 

    熱電偶熱端實(shí)物如圖所示：

 

    接觸電勢(shì)

 

    接觸電勢(shì)是熱電阻能夠測(cè)溫的主要原因。如同電子器件中的二極管PN結(jié)一樣，熱電偶的熱端是由兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體焊接在一起，由于導(dǎo)體密度的不同會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電子密度差，在這個(gè)密度差的作用下兩導(dǎo)體接觸面由于電子的擴(kuò)散速率不同就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變化的電場(chǎng)，當(dāng)接觸面溫度不變時(shí)電子擴(kuò)散會(huì)達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，產(chǎn)生一個(gè)恒定的靜電場(chǎng)——接觸電勢(shì)。

 

    同溫不同材質(zhì)下的接觸電勢(shì)

 

    當(dāng)溫度恒定時(shí)，接觸電勢(shì)大小只與熱電偶兩個(gè)導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)。如同二極管的硅管與鍺管的導(dǎo)通電壓大小不同一樣，不同材質(zhì)組成的熱電偶在同一溫度下的接觸電勢(shì)是不一樣的。從而不同型號(hào)的熱電偶在同一溫度下的電勢(shì)不同，因此熱電偶分為很多型號(hào)和不同的使用范圍。

 

    同材質(zhì)不同溫度下的接觸電勢(shì)

 

    同一型號(hào)的熱電偶不同溫度下的接觸電勢(shì)不同，這是因?yàn)楫?dāng)熱電偶接觸端（兩導(dǎo)體焊接在一起）的電子擴(kuò)散在溫度變化時(shí)平衡會(huì)被打破，進(jìn)行新的電子擴(kuò)散達(dá)到新的平衡點(diǎn)，此時(shí)兩導(dǎo)體產(chǎn)生的靜電場(chǎng)——接觸電勢(shì)與先前的電勢(shì)不在相同。如同二極管在不同溫度下的靜態(tài)參數(shù)不同一樣，此時(shí)熱電偶會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變化的電勢(shì)。

 

    對(duì)于一個(gè)已經(jīng)制造好的成品熱電偶，其接觸電勢(shì)的大小與熱電偶接觸端的溫度成對(duì)應(yīng)關(guān)系，溫度高，電勢(shì)大，因此把這種接觸電勢(shì)叫做熱電勢(shì)。

 

    溫差熱電勢(shì)

 

    溫差電勢(shì)是熱電偶能夠表征溫度的主要原因。溫度是用來表征能量大小的一個(gè)人為規(guī)定的物理量，雖然有絕對(duì)意義上的零點(diǎn)，但與我們的生活相差太大，如同氣壓一樣我們平常所說的溫度零度是攝氏零度，是一個(gè)人為設(shè)定的零點(diǎn)。測(cè)溫儀表的信號(hào)需要一個(gè)基準(zhǔn)對(duì)照溫度才能把溫度復(fù)現(xiàn)出來，這個(gè)基準(zhǔn)就是我們?nèi)粘Ｉ钪兴玫降臄z氏零度。

 

    溫差熱電勢(shì)產(chǎn)生原因如圖：

 

    熱電阻使用中產(chǎn)生的熱端接觸電勢(shì)，需要遠(yuǎn)傳到控制室內(nèi)進(jìn)行溫度復(fù)現(xiàn)，溫度的復(fù)現(xiàn)需要基準(zhǔn)攝氏零度作為依據(jù)，但控制室內(nèi)很難也無法做到恒定的零攝氏度的溫度基準(zhǔn)，為保證熱電勢(shì)在傳輸中不發(fā)生溫度梯度變化失真，需要一個(gè)能夠把現(xiàn)場(chǎng)熱電勢(shì)延伸到控制室內(nèi)的措施——溫差電勢(shì)延伸。