热电偶传感器在具体工程中的应用

发布时间:2018-01-12

漏钢是连铸生产中一种灾难性的事故,漏钢会损坏设备,降低作业率,给企业造成很大的经济损失。连铸漏钢可分为粘结漏钢、夹渣漏钢、裂纹漏钢等,漏钢与钢水成分、温度、设备状况、保护渣性能以及操作水平有密切联系。生产过程中的漏钢事故一般为铸坯出生壳在结晶器内发生粘结或其他异常情况没有得到补救,出结晶器时没有达到足够的安全厚度而导致漏钢。为了减少漏钢事故发生,人们一直致力于开发漏钢预报系统。通过在结晶器铜板中埋入温度传感器热电偶对铜板进行热监控,镭目科技有限责任公司通过对影响漏钢预报系统准确率因素的研究,采取了一系列的改进措施,研制出一种高准确率的漏钢预报系统,目前该系统已经在国内多家钢厂运行,得到了广泛的好评。

漏钢预报系统,是一种可以通过分析分布在结晶器壁上的热电偶采集到的温度变化,得知坯壳破裂处及其扩展,从而检测出漏钢趋势并进行报警的设备。RAMON漏钢预报系统主要由以下几部份组成:现场操作箱、控制柜、工控机、热电偶模块、连接器、热电偶、热电偶保护套管、离线检测装置等部分组成。

正常浇注情况下, 由于结晶器内新生高温坯壳的不断向下运动,上排热电偶温度大于下排热电偶的温度;当坯壳发生粘结被拉断时,补入的钢水直接和铜板接触,上排热电偶温度升高,拉断处会形成薄弱的坯壳并将继续向下运动,在钢水静压力的作用下紧贴铜壁,使下排的热电偶温度也随之上升 ”。当粘结严重时,会使两个热电偶的温升达到一定值,如果温升过允许值,系统便发出漏钢报警。

预报系统可分为手动操作或自动控制。当选择人工控制时,操作人员根据系统画面及报警,手动控制相应系统; 在自动状态下, 当出现非正常状态时,系统自动降低相应流的拉速并发出警报,相应流自动减速,以便使裂口愈口。提供的愈合时间是根据不同钢种预先设定的。自发生报警恢复至正常状态,不需人工操作。

影响预报准确度的因素:在连铸生产过程中,结晶器内实际没有黏结,但是由于某些原因导致热电偶温度曲线波动过大而产生漏钢预报即误报;但结晶器内实际发生了黏结,而由于热电偶没有检测到等原因漏钢预报系统没有预报而发生漏钢事故,就是漏报。经过现场试验分析确定误报、漏报发生的原因主要有以下几种:(1)热电偶线下检测质量不合格,热电偶存在质量问题。在使用过程中热电偶性能不稳定或失去热电特性,温度曲线波动过大,造成误报,误报频繁系统被迫关闭,将产生漏报。(2)热电偶装配方式不够合理或者密封不好,使用一段时间后,热电偶与结晶器安装槽不能紧密接触,进水及油污将使测量温度与实际温度偏差大,温度曲线呈波动状,造成误报。(3)电气设计不合理、电磁干扰严重,在热电偶信号传输过程中发生失真现象,使温度曲线波动,将产生误报和漏报。(4)在漏钢预报系统中,相应钢种组报警参数值设置较小或较大,也会产生误报和漏报。(5)算法不合理,也将产生误报和漏报。 

4热电偶的发展

国内外的许多研究机构和制造商,根据工业过程自动化的检测和控制要求,不断设计和制造出许多新的热电偶,目前的发展趋势大致如下: 

1) 产品结构铠装化 

铠装热电偶具有寿命长、可弯曲、热响应时间小、耐震动等的优点,倍受用户青睐。它将逐步地代替过去用绝缘瓷珠穿丝的装配结构型式。 

2) 产品结构安装套管化 

由于热电偶检测元件实现了铠装化,因此可以做到整机与套管分离成两部分,用户可以预先将套管安装在工业过程设备上,热电偶可以在不停机的情况下安装或拆卸,设备中的介质不泄漏,既可靠又安全。 

3) 检测、信号转换和现场显示一体化 

随着电子产品的小型化,原来作为直流4~20mA或1~5V标准信号传输的热电偶系列的温度变送器也已小型化,可以安装在现场的热电偶接线盒内与热电偶成为一体,且只需用两根普通导线连接而不必使用较为昂贵的补偿导线。检测、信号转换和显示成为一体的带转换器、带显示的热电偶则可满足现场显示的需要。 

近年来,现场总线已广泛应用于许多自动化控制领域,带智能型转换器的热电偶也已面世。它采用二线制4~20mA或数字化输,通过手持终端操作器接在4~20mA任意位置,实现数字信号通讯的现场或远距离重调。它还具有PID的控制功能。在这种情况下,4~20mA作为控制输出,过程变量是测量的温度值,,设置则可由操作者直接或使用一个可组态的设置操作器来调整,其输出信号可接到执行单元;同时信号的数字部分提供过程变量、输出、设置和其他转换参数或PID参数。

结:热电偶的应用在工业中随处可见,学好热电偶有利于我们将来的发展,这样才能不断的进步。

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