热电偶在工业应用中的关键问题分析

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热电偶作为-种便捷有效的温度测量仪器，目前在工业生产及科研、日常生活等领域都有着十分普遍的应用，测量温度是否准确可靠直接关系到工业产品的质量及经济效益，许多工况中温度和压力-起成为衡量工业现巢全的重要指标，因此如何准确可靠的测得实际温度值，无论对于产品本身还是生产现场的安全都是至关重要的，在工业平衡测试中还涉及经济效益的计算准确可靠与否。温度作为工业生产中的-个重要的计量指标，它的应用几乎涉及所有的工业生产领域，然而由于对热电偶的认识不够及不规范的使用，导致测量误差偏大的情况时有发生， 并以之为准的现象普遍，就工业应用的几个关键性的问题进行研究分析，力求正确恰当使用热电偶 ，相对准确的实现测量 目的。

1热电1禺的测量原理钡0爨端 补偿导线 表图1热电偶的工作原理如图1示热电偶是采用两种不同材料 的金属导线A、B，将A、B左侧-端通过特殊工艺焊接在-起构成测量端 ，由于金属的热电效应A、B右侧会产生热电势E 通过补偿电路和二次仪表连接在-起后，该热电势即可被转换显示为被测量温场的温度值。根据金属材质的不同制成不同类型的热电偶，用于测量不同温度段温度。

2合理选择热 禺的类型及安装位置和插入深度任工业应用中，被测温度的范围很宽广，通成达 (-200～3000)℃，根据被测对象的温度范围选择满足要求的热电偶，这也是热电偶选型的基本要求，常用标准系列热电偶类型及测温范围如表 l所示 ，与之对应的也有非标准系列热电偶如钨铼系、铱铑系、镍钼系、钯铂系、镍铬-金铁、银金-金铁等热电偶，另有近年新研制的非金属热电偶，如石墨-碳化钛 、碳化铌～碳化铪等，实际应用中根据被测对象的温度范围等要素来选择热电偶类型。

表1常用标准系列热电偶类型及测温范围热电偶 热电极材剃 测温范刚分度 掇 负收 (℃)S 铂铑台盎 (铑含最10%) 纯铂 l400R 铂铑台垒f铑禽鞋I 3%) 纯铀 0-1400B 诎铑台台 (铑禽盈3O%) 铂铑含金 (铑禽爱6%) 0～l400K 镍铬 镍琏 之 1000T 纯铜 锢镶 .20 30oJ 铁 铜镍 毫00-600N 镍铬醚 镙稚 -20-l20I E 镍镣 钢镶 -2070工业应用中测量对象繁多，测量位置复杂多变，正确的选择热电偶类型和热电偶的安装位置都十分重要。首先根据被测量对象的温度范围选择热电偶类型，尽量使所选择的热电偶类型覆盖被测温度范围，且不能使其超过被测范围太大，还要考虑温场的化学性质决定是否使需要选择铠装；其次，针对管道温度、烟气温度等涉及热量的损失和被测对象状态特殊的应用诚，测量位置的选择成为测温准确与否的关键因素，要根据工艺和使用要求合理选择安装位置，如管道测温中-般选择出口人口、侧面或底部，尽量避免安装在在阀门、弯头及管道和设备的死角等位置，当被测对象为液体时要充分考虑到半载或者小装载情况，当被测为气体时要考虑流动与否，热量的损失影响等；再次，热电偶的插入深度也是必然要考虑的，通常在导热性能较好的金属铠装的诚插入深度大概为其直径的l5～20倍，具有陶瓷保护管的绝热性能好的诚插入深度大概为直径的10～15倍，在实际应用中还充分考虑安装位置的空间结构以及被测介质的形态和动态情况等因素。

3热电偶的动态响应时间对测量结果的影响在工业应用中，非恒温的生产应用领域也十分普遍，尤其是对温度测量精度要求较高的诚，除了考虑选型和安装位置问题，还有充分考虑热电偶的动态响应时间，通常热电偶的测量显示有-定的滞后性，这是由于热传递的原理造成的，物体吸收热量和散发热量达到动态平衡后才是测得的实际温度，通常对于不流动的气体而言，30分钟左右达到热平衡，液体通诚快也在5分钟左右 。而针对瞬时瞬态测量诚，-方面尽量选择较偶丝较细、导热系数较大、无铠装的热电偶 ；另-方面也可以通过大量的试验总结归纳测量的动态响应误差，对后续的测量结果进行修正。

- 124-4尽量消除对流及热辐射等带来的影响在很多的工业锅炉及烟囱等高温工业应用诚，由于热辐射和对流而产生的测量误差通诚大 ，也是必须要解决的问题。实际应用中热电偶通常安装在炉壁或者距离炉壁较近的支架上，温场中的被测对象-般为高温而炉壁或者支架通常受制冷措施的影响，- 般温度要远远低于被测温场，这样由于热电偶与炉壁或者支架由于对流和热辐射等原因造成热电偶测量结果偏离实际值而产生较大的测量误差。

图2热电偶测炉温 图3加单层遮热罩测炉温图4加双层遮热罩测炉温如图2所示用热电偶测量带有水冷壁的燃烧炉纵向截面简图，高温气流 (t )上升将热量传递给热电偶 (t )和周围的水冷壁(t )，水冷壁受冷却水的作用其温度要远远低于高温气流，热电偶在热平衡过程中，分别和高温气流及水冷壁进行动态的热量交换 ，即-方面吸收高温气流的热量 ，另-方面再通过热辐射的方式将热量传给较低温度的水冷壁，当热电偶的吸热和散热达到平衡而不再升温 ，由于热量的对流和辐射原因导致热 电偶测量的温度t 往往小于t ，而造成测量误差。在实际应用中，通成以增加遮热罩来降低水冷壁与热电偶之间的热交换损失，如图示3为单层遮热罩情况，图4示为双层遮热罩的情况，通过实际试验计算总结t。

5加装补偿导线及合理选择温度二次仪表下转第1 51页每公斤1.5元降至0.5元，并按每人每年食用量5.5公斤配售 。

新疆自治区财政自2007年起每年安排专项资金对克州、喀什地区、和田地区、阿克苏地区、吐鲁番地区的贫困农牧民实行食用碘盐价格补贴措施。每年安排补助经费1800万元，自2009年起增 U2150万元，并将补贴范围扩大到伊犁州伊宁市、伊宁县、霍城县、巴州且末县、塔城地区托里县。发放的碘盐由2007年的1.37i吨增加到20O9年的 1.57Y吨 。

2.3.2降教育每年5月15日为全国防治碘缺 乏病 日，旨在通过广泛的社会动员，引起当地政府以及相关机构对碘缺乏病防治的重视，教育群众自觉食用碘盐，增强防病意识。为了普及碘缺乏病的相关知识，特别是缺碘造成的智力损害，在西藏、新疆和青海，降宣传材料被翻译成少数民族语言，并在各个学校和社区中散发。

2009年西藏在1 34"县开展地方驳教育项 目，对2487名小学生和1468名家庭主妇进行调查显示 ，碘缺乏病防治知识知晓率情况基线调查小学生66.8%、家庭主妇59.5%；效果评价小学生90.9%、家庭主妇87.1% 。以上数据说明西藏在局部地区开展降教育后重点人群的知晓水平有所提高 。

新疆在重点防冶工作的地州开展了-些特色降教育活动，如在各级党校、政治学校把碘缺乏病防治知识纳入培训教育内容。

同时组织开展碘缺乏病防治综合干预活动，在碘缺乏病情较重的7个县创建碘盐示范乡、示范村。由碘缺乏病防治知识专家宣讲团巡回开展碘缺乏病防治政策和相关知识宣讲活动，针对县、乡、村领导和干部群众进行面对面的宣讲和交流〉教育结果显示2010和201 1年小学生和妇女的知晓率均达到90%以上，说明碘缺乏病防治知识重点人群中已经普及 。

2.3.3碘油丸补碘2008年以前，西藏和新疆两地的碘盐覆盖率-直远远低于全国的平均水平，人群的碘营养状况差。为了及时阻断碘缺乏危害，有效改善重点人群的碘营养状况，预防因缺碘导致的出生缺陷。早在2000年，澳大利亚开发计划署 (AUSAID)通过WHO实施了西藏碘缺乏病援助项目。在西藏开展澳援项目的四年间，对特需人群共投服了476万粒碘油丸 ，这-措施有效弥补了西藏碘盐覆盖率不足的实际问题，使病区人群的甲状腺肿大率明显下降。2叭0年西藏自治区政府又继续为0～2岁儿童和15～45岁育龄妇女采取口服碘油丸应急补碘措施，实际投服人数分别为4.7万人和43.6万人，进-步提高当地居民的碘营养水平。

新疆在2006年出现了新发克汀病例后，自治区政府加大了对碘缺乏病的防控力度[8。从2007年起，每年对约45万未达到基本消除碘缺乏病目标，且发生新发克汀病病例的36个县 (市)育龄妇女中的四种目标人群 (新婚育龄妇女、有生育指标的妇女、妊娠3个月以内的孕妇和哺乳期妇女)采融服碘化油应急补碘措施，覆盖率达N95O/o以上，有效地预防了克汀病的发生 j。

足3 u g/L，当地的农副产品中碘含量更是微乎其微，是全国碘缺乏病的高发区和重病区。2007年国家组织开展了碘缺乏病防治中期评估，我国仍有4个省 (自治区)未达到消除碘缺乏病 目标，其中就包含西藏和新疆。 随着碘盐的逐步推广，降教育工作的开展，目前西藏和新疆已经基本达到了消除碘缺乏病的目标。但是由于经济发展相对落后，交通不便，当地居民又有使用土盐的生活习惯，所以碘缺乏病的危害依然存在。针对上述 问题 ， 西藏 自治区各级卫生部门克服交通不便、居民居住分散、专业人员短缺等困难，2007年首次完成全区73个县 (区、市)碘盐监测工作。2011年西藏自冶区仍有7个县 (区、市)碘盐覆盖率低于80%。新疆由于个别县 (市)受非碘盐冲击导致合格碘盐食用率下滑，导致全区仍有6个县的居民合格碘盐使用率低于90% 因此，西藏和新疆仍然是我国今后碘缺乏病防治的重点地区。

为 了消除碘缺乏危害 ，两省 自治 区政府结合实际制定了-系列防治策略、措施 ，包括盐价补贴政策、建立碘盐配送中心、降教育以及 口服碘化油应急补碘等措施。这些措施虽然取得了显著效果，但存在可持续运行机制的困难，尤其是财政补贴，需要相关部门继续关注。此外，西藏交通不方便 、人 口少且居住分散，当地老百姓 买不到碘盐”的现象仍然存在。目前西藏已完成拉萨、昌都、阿里三个碘盐配送中心建设和地 (市)、县及道路沿线的碘盐零售网店的布设工作，网络体系初步形成，较好地满足了西藏碘盐推广和城镇碘盐市场的需要，但是部分偏远村庄还没被碘盐销售网点覆盖。因此政府及相关部门应该进- 步完善碘盐销售网点建设。目前两省由于客观环境和生活习惯等影响因素，仍有部分人群食用土盐，其重要原因之-就是当地老百姓对缺碘危害的意识不足，所以需要继续开展长期、深入和有针对性的降教育。