鋼鐵高爐關于提高熱電偶使用壽命的研究

1 概述

高爐混風熱電偶，是一種檢測高爐熱風溫度的熱電偶。上海上儀四廠目前高爐生產中，測量高爐熱風溫度的方法主要有接觸式和非接觸式兩種測量方式。混風電偶測溫屬于接觸式測量，采用混風電偶直接插入熱風管道進行測量。在高溫、速、高壓熱風沖擊下，熱電偶保護套管極易損壞，使熱風從保護管損壞處逸出，可以對電偶和外部設備造成嚴重破壞，影響了電偶使用壽命，迫使高爐休風，影響了高爐正常生產。

2 熱電偶的劣化熱電偶的使用壽命與其劣化有關，所謂熱電偶的劣化，即熱電偶經使用后，出現老化變質的現象。由金屬或合金構成的熱電偶，在高溫下其內部晶粒要逐漸長大。同時合金中含有少量雜質，其位置或形狀也將發生變化，而且，對周圍環境中的還原或氧化性氣體也要發生反應。伴隨上述變化，熱電偶的熱電動勢也將極其敏感地發生變化。因此熱電偶的劣化現象是不可避免的。

熱電偶的劣化是一個量變過程，對其定量很困難，將隨熱電偶的種類、直徑、使用溫度、氣氛、時間的不同而變化。熱電偶的使用壽命是指熱電偶劣化發展到超過允許誤差，上海上儀四廠甚至斷線不能使用的時間。

2.1 裝配式熱電偶的壽命。我國標準中僅對熱電偶的穩定性有要求。即規定在某一溫度下經200h，使用前后熱電動勢的變化。但是，尚未發現對使用壽命有規定。日本有關熱電偶使用壽命的要求，是依據日本JIS(C-1602-1995) 標準中規定的熱電偶連續使用時間。對B、R、S 型熱電偶而言為2000h, K、E、J、T型熱電偶為10000h。

在實際使用時，裝配式熱電偶通常有保護管，只有在特殊情況下才呈裸絲使用。因此，在多數場合下，保護管的壽命決定了熱電偶壽命。對熱電偶的實際使用壽命的判斷，必須是通過長期收集、積累實際使用狀態下的數據，才有可能給出較準確的結果。

2.2 鎧裝熱電偶的壽命。由于鎧裝熱電偶有套管保護與外界環境隔絕，因此套管材質對鎧裝熱電偶壽命影響很大，須根據用途選擇熱電偶絲及金屬套管。當材質選定后，其壽命又隨著鎧裝熱電偶直徑的增大而增加。鎧裝熱電偶同裝配式熱電偶相比，雖有許多優點，但使用壽命往往低于裝配式熱電偶。

熱電偶是科研、生產非常常用的溫度傳感器，雖然結構簡單，但若使用中不注意仍然會產生較大測量誤差。作者針對使用中容易出現的問題，詳細探討了測溫點的選擇，熱電偶的插入深度、響應時間、熱輻射及熱阻抗等產生誤差的主要原因，并指出熱電偶不均質、使用氣氛、絕緣電阻，K 型熱電偶選擇性氧化、K 狀態及鎧裝熱電偶分流誤差等使用中的注意事項。對提高測量精確度，延長熱電偶使用壽命有一定幫助。

3 安裝方式

普通的固定法蘭式拱頂電偶構造簡單安裝簡便，長期以來我們一直在大量使用固定法蘭式的電偶。但其伸入爐內部分由于高溫及熱風氣流的原因，其硬度隨著燃燒的時間而不斷降低，發生電偶深入爐內部分前段下墜、管徑彎曲、內部剛玉細管斷裂，電偶絲在震動的情況下會發生接觸或者纏繞現象，影響測量的準確性。如果電偶燒蝕情況嚴重，前段會產生破損，而爐內壓力較大，熱風會從電偶破損處露出，直接將電偶設備燒毀。此時，只能停止熱風爐的燃燒，進行燜爐處理。電偶本身由于變形彎曲，在進行更換時也不能順利的從電偶預埋管中抽出，更換極為不變。

使用情況

全新的密封安裝結構，使電偶兩端的壓力差降低，消除了已有技術的不足。具有設計合理，結構簡單實用，封裝可靠的優點。降低了電偶保護管的損壞率，避免了熱風的逸出。即使電偶套管損壞但偶絲未斷的情況下仍能準確測量，延長了電偶使用壽命。使用全封閉型混風電偶后，維護量大為減少，維修勞動強度明顯降低，高爐生產效率大大提高。電偶法蘭外面通過螺栓連接密封蓋，電偶法蘭與法蘭蓋之間有金屬或者石墨墊片，以增加其密封性能。上海上儀四廠新型的法蘭結構應經在萊鋼集團廣泛使用，取得了不錯的效果。由于電偶法蘭完全密封電偶于爐內，保證了其嚴實的密封性，即使電偶完全在內部損壞，也不會引起漏風，跑風的問題，保證了高爐的運行順暢。