关于热处理炉测温线路原理及故障的处理研究

关于热处理炉测温线路原理及故障的处理研究

邵紫光

绍兴市雪而德炉业有限公司 浙江绍兴 312000

摘要：热处理炉测温是设备运行管理中不可或缺的一项工作，实践中最为常用的热处理炉测温就是热电偶测温。不过，在实际应用环节，以热电偶为基础构建的热处理炉测温线路极易发生故障，因此测温环节必须强调故障处理质效。为此，本文结合实际简析热处理炉测温线路的原理，并对线路故障处理要点进行简述。

关键词：热处理炉；热电偶；测温线路；故障处理

前言：当前，热处理炉测温技术不断进步，测温仪器与元件类型也不断丰富。作为最具代表性的热处理炉测温元件之一，热电偶一直以性能优越，经济性、准确性、稳定性高而备受青睐。从现实角度来看，基于热电偶以及仪表打造热处理炉测温线路，并保证其无故障稳定运行至关重要，可以为提高测温质效奠定坚实基础。

1基于热电偶的热处理炉测温原理与注意事项

1.1测温原理

热电偶是一种常用的测温元件，在温度测量仪表中应用广泛，是现阶段最常见的工业生产温度测量元件。当前，基于热电偶与测温仪表构建热处理炉测温线路成为常态，在这一测温系统的支持下可有效监测热处理炉运行温度，从而为强化热处理炉运行安全管理提供保障。在热处理炉测温线路中，A、B1以及B2是热电偶的不同端口，A为测温端即热端，而后两者则为参考端即冷端；B1C1以及B2C2为热电偶补偿导线[1]。在实际作业环节，测温线路的运行原理如下：将AB1与AB2焊接成闭合回路（二者皆为导体或半导体，而且材质不同）；若热电偶冷端和热端出现温差，且热端温度大于冷端温度，就会在回路中产生电动势，而这种效应也被称为热电效应。

图 1 热处理炉测温系统

    图1为基于热电偶的热处理炉测温系统，在构建该系统时主要选用了K型热电偶。结合实践可知，这种类型的热电偶不仅有着极高的灵敏性、稳定性和线性度，而且其热电动势较大和抗氧化能力以及均匀性也相对较强，还具有经济性良好的优势。当图1所示的测温系统运行时，仪表测温的指示值，应该由“T0+T3”计算得出；其中，T0是冷端温度，而T3则是补偿导线C1、C2端的电势E3所对应的温度差。

1.2注意事项

利用热电偶进行热处理炉测温，可获得具有较高精度的数据，这种依托于热电效应原理的测温方式为优化热处理炉运行管理提供了极大帮助。但需要注意的是，基于热电偶的热处理炉测温极容易受到插入深度、响应时间、绝缘电阻、不均匀电势、热电阻、补偿导线以及热辐射影响。为提高测温效果，延长热处理炉测温电路使用寿命，在系统安装环节应关注以下注意事项。

第一，提高安装规范性。安装热电偶时，应尽量保证其处于垂直状态。安装人员既需要保证操作标准性，又应该强调保护套管设置，从而做好检修维护准备。需要注意的是，安装过程中必须基于热电偶分度号选用与之相配的补偿导线，高温区域必须选用耐高温型热电偶补偿导线。

第二，避免安装不当引发的误差。实际作业环节，热电偶安装人员需保证元件的插入深度合理，以免引起测量误差[2]。比如，管径为200mm的测量管道中，热电偶插入深度应控制在100mm，即按照管径的一半确认热电偶插入深度。

第三，做好隔热与绝缘保护。为提高热电偶使用质效，必须杜绝冷热空气对流以及绝缘变差的情况。所以，安装时需要在热电偶保护管以及炉壁孔间做好填充。比如，选用耐火泥堵塞隔热，也可选用石棉绳达到堵塞绝热的效果。在防止绝缘变差方面，需强调保护管清洁，强化热电偶测温线路的绝缘监控以及修复。另外，热电偶安装孔孔径应该与热电偶的直径相近，以便减轻填充压力、避免热量外泄和测温失误。

2基于热电偶的热处理炉测温系统故障处理

正如前文所言，基于热电偶的热处理炉测温线路一直在恶劣条件下运行，所以出现故障的几率较高。为保证测温系统稳定运行，必须做好典型故障问题分析和处理措施探究。为此，笔者结合实践工作经验，对热处理炉测温线路的主要故障类型及其处理措施进行总结。

2.1短路故障

    实践中，热电偶测温线路易发生两级短路和补偿导线短路，一旦出现短路问题就会导致测温结果错误，会让测量精度大幅下降。在处理短路故障时，相关工作人员必须先确定短路位置和成因，然后采取针对性措施。通常来说，显示仪表显示的数值为室温时，代表线路中出现了两级短路；此时，可通过更换绝缘子部件、清除表面积灰以及实施接线盒干燥处理等手段清除故障。而在处理补偿导线短路故障时，相关工作人员可按照确认故障位置与成因、实施绝缘处理、更换补偿导线等方式解决问题。

2.2温差过大

    在热处理炉测温线路运行时，保温状态下的通道间温差过大也同样意味着线路出现故障。具体表现为热电偶之间和仪表通道之间都存在误差，而且装置连接松动、炉盖搅拌风机运转异常，还会出现热电偶温度过高、插口处热量外泄等情况。故障处理时，运维人员需对线端进行检查，通过拧紧连接件来避免松动；还应该确认搅拌风机异常转动的原因，采取针对性修复措施确保其转速达到正常状态，从而为热量均匀扩散提供保障。为避免热量泄漏，可在热电偶插入孔中填充保温棉，以免冷端受到热量干扰。

2.3热电势误差大

    热处理炉测温线路运行中，热电势误差大也是常常出现的故障类型。通常来说，这种故障的成因与保护管表面积灰、热电偶安装失误以及热电极变质有关。因此，在故障处理环节，相关工作人员应该根据实际情况，确认是否需要更换电极、改变热电偶安装位置或清除积灰，以便保证顺利清障。

结束语：综上所述，为保证以“热电偶+仪表”组成的热处理炉测温线路稳定运行，技术人员必须明确相关设备与技术的运行原理，确保热电效应切实发挥。测温过程中，也应该重点关注热处理炉测温线路的运行安全，强调热电偶标准化安全，并重视其线路运行的常见故障研究和针对性排障清障措施运用。

参考文献：

[1]程心怡,任勇峰,贾兴中.基于多种类型热电偶的分层测温电路设计[J].电子测量技术,2020,43(17):143-147.

[2]杜挺,权少辉,王凡,等.电阻炉温度均匀性测试方法优化及有效性验证研究[J].工业加热,2022,51(02):32-33+37.