S型热电偶在循环流化床锅炉中的应用

来源 : 新葡萄京官网2020 发布时间:2020-08-13     浏览次数:
摘要:在循环流化床锅炉中,温度是需要测量和控制的重要参数之一:而炉膛温度是锅炉温度参数最重要的参数之一。在循环流化床锅炉的煤燃烧过程中,其温度能达到1000多摄氏度。S型热电偶测温范围能达到1600℃,满足测温要求。但部分热电偶需要与“沸腾”的燃烧煤层接触,其保护套管极易磨损,导致热电偶丝磨断;且S型热电偶价格较高,长度为1米,偶丝直径为0.5mm,耐磨防护套的热电偶市场价格在1万元左右。在热电偶的使用过程中,如何减少热电偶的磨损,提高热电偶的使用寿命显得尤为重要。
引言
        在温度测量中,热电偶的应用极为广泛,它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。另外,由于热电偶是-种有源传感器,测:量时不需外加电源,使用十分方便,所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度.
1热电偶的工作原理
1.1测量原理
       两种不同成份的导体(热电极)两端接合成回路,当两个接合点的温度存在差异时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势.热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(测量端),另一-端叫做冷端(补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势.
热电偶实际,上是--种能量转换器,它将热能转换为电能,用所产生的热电势测量温度.
1.2结构
       热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:(1)组成热电偶的两个热电极的必须焊接牢固;(2)两个热电极彼此之间为防止短路应具有很好地绝缘路;(3)热电偶自由端与补偿导线的连接要方便可靠;
(4)保护套管应能保证有害介质与热电极充分隔离。
1.3热电偶的分类
      常用热电偶可分为非标准热电偶和标准热电偶两大类.所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统--的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级.上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量.标准化热电偶中国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S.B、E、K、R、J.T七种标准化热电偶为中国统一设计型热电偶.
      从理论.上讲,任何两种不同导体(或半导体)都可以配制成热电偶,但是作为实用的测温元件,对它的要求是多方面的。为了保证工程技术中的可靠性,以及足够的测量精度,并不是所有材料都能组成热电偶,一般对热电偶的电极材料,基本要求是:(1)在测温范围内,热电性质稳定,不随时间而变化,有足够的物理化学稳定性,不易氧化或腐蚀;(2)电阻温度系数小,导电率高,比热小:(3)测温中产生热电势要大,并且热电势与温度之间呈线性或接近线性的单值函数关系:(4)材料复制性好,机械强度高,制造工艺简单,价格便宜.
1.4热电偶的安装
       对热电偶的安装,应注意有利于测温准确,安全可靠及维修方便,而且不影响设备运行和生产操作.要满足以上要求,在选择对热电偶和热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下几点:
(1)为了使热电偶和热电阻的测量端与被测介质之间.有充分的热交换,应合理选择测点位置,尽量避免在阀门,弯头及管道和设备的死角附近装设热电偶或热电阻.
(2)带有保护套管的热电偶和热电阻有散热和传热损失,为了使测量误差减少,热电阻和热电偶应该插入足够深:a:对于测量管道中心流体温度的热电偶,一般都应将其测量端插入到管道中心处(垂直安装或倾斜安装).如被测流体的管道直径是200毫米,那热电偶或热电阻插入深度应选择100毫米:b:对于高温高压和高速流体的温度测量(如主蒸汽温度),为了减小保护套对流体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂,可采取保护管浅插方式或采用热套式热电偶,浅插式的热电偶保护套管,其插入主蒸汽管道的深度应不小于75mm;热套式热电偶的标准插入深度为100m;c:假如需要测量是烟道内烟气的温度,尽管烟道直径为4m,热电偶或热电阻插入深度1m即可;d:当测量原件插入深度超过1m时,应尽可能垂直安装,或加装支撑架和保护套管.
1.5温度补偿
       由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0C时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与热电偶连接端的温度差不能超过100C.
2S型热电偶在循环流化床锅炉的应用
       由于热电偶在循环流化床锅炉中使用时测量的是炉膛温度,部分测点温度在1000℃左右,故采用S型热电偶.沸腾的煤层与热电偶接触,导致热电偶保护套管磨损严重,经常出现磨漏保护套管的情况。尽管保护套管采用耐磨材料制成,但磨损情况仍不容乐观。由于沸腾的煤层对热电偶的磨损是单向的,即下部磨损严重。故经过反复试验,发现每经过三个月左右对热电偶旋转180°可减少单向磨损量,从而延长热电偶的使用寿命。如图2所示,左侧为旋转180°热电偶,右侧为未旋转热电偶。可见,未旋转的热电偶单侧已经磨漏,偶丝已经折断:旋转180°后的热电偶虽有明显磨损,但偶丝依然完好。.

4结束语
       近期,原材料价格上长、这对生产成本的提高影响很大.如何在这种情况下降低备件成本、提高效益,在保证温度测量准确的情况下降低备件成本尤为重要。S型热电偶作为循环流化床锅炉最主要的测温仪表消耗件价格十分昂贵.-般情况下,热电偶的使用寿命只有3个月,采用安徽埃克森厂家生产的耐磨型KWSP-73-WC0-TB--1250热电偶,使用寿命可延长到4-5个月.如果在使用3个月后将热电偶旋转180度,可将使用寿命延长至7-8个月。仅此热电偶--项,备件成本可节约60%左右。
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