title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Измерение температуры в металлургических процессах

Измерение температуры в металлургических процессах

При измерении температуры используются термометры расширения и манометрические, термоэлектрические (пределы измерения от — 200 до 500° С), пирометры, состоящие из термопары и измерительного прибора милливольтметра или потенциометра (от 0 до 1600, иногда до 2000° С), термометры сопротивления, состоящие из металлического сопротивления, источника тока и прибора для счета (от -200 до 500° С), пирометры излучения — оптические, фотоэлектрические и радиационные (от 400 до 2000 иногда до 4500° С).
Жидкостные термометры. Ими измеряются температуры растворов воздуха, подаваемого в печи, температура газов агломерационных машин, температура воды, охлаждающей кессоны, и других сред, где температура Jte превышает 700° С. Ртутные термометры — это показывающие приборы. При наличии контактов, которые замыкаются поднимающимся ртутным столбиком, ртутные термометры применяются для сигнализации, а также автоматического регулирования. Пределы измеряемой температуры зависят от свойств, заполняющих их жидкостей (ртуть -30/+700; толуол -90/+100; этиловый спирт -100/+75; пентан -190/+20° С), и давления газа над ними. Конструктивно жидкостные термометры представляют собой стеклянную капиллярную трубку с термобаллоном внизу, помещенную в цилиндрическую оболочку также из стекла На капилляре или специальной пластинке, расположенной вдоль капилляра, нанесена шкала в °C. Шкала и капилляр скреплены между собой. Термобаллон и часть капиллярной трубки заполнены, например, спиртом, толуолом или ртутью. В ртутных термометрах для измерения температур свыше 150° С капилляр над ртутью заполнен инертным газом при давлении 0,98—6,9 MH м2, чтобы предупредить окисление ртути и вскипание ее в вакууме с осаждением на стенках капилляра.
Помимо обычных рабочих ртутных термометров, существуют еще и контактные. Один контакт такого термометра крепят неподвижно у баллона с ртутью, а второй помещают внутри капилляра; он может быть неподвижным и подвижным. Термометр с неподвижным верхним контактом применяют для сигнализации о достижении предельно заданного значения температуры. Второй тип контактного термометра обычно используют в схемах по регулированию температур. Так как у жидкостных термометров шкала из-за малых размеров неудобна для наблюдений, а также невозможен дистанционный контроль температуры, их чаще всего применяют для лабораторных целей или там, где по технологии измерений возможны наблюдения с близкого расстояния.
Измерение температуры в металлургических процессах

Манометрические термометры. Принцип действия манометрических термометров основан на изменении давления жидкости, газов или пэров жидкости, помещенных в прочный термобаллон, при их нагревании или охлаждении. Изменяющееся при этом давление по тонкой трубке-капилляру передается на показывающий или регистрирующий прибор манометрического типа. Принципиальная схема манометрического жидкостного термометра показана на рис. 106. Термобаллон 1 изготовлен из стали и рассчитан на высокое давление. Капилляр 2 представляет собой медную или стальную трубу с внутренним диаметром 0,15—0,4 мм и длиной до 60 м. Показывающие приборы 3 имеют чувствительный элемент с серповидной манометрической пружиной, а регистрирующие — с трубчатой многовитковой. Шкалы приборов отградуированы в градусах. В качестве заполнителей термобаллона применяют жидкости — ртуть, ксилол, метиловый спирт; газы — азот, гелий; легкокипящие жидкости и их пары — хлористый метил, ацетон и др.

Термоэлектрические пирометры. Термоэлектрический пирометр (рис. 107) состоит из термопары, помещаемой в среду, температуру которой необходимо определить, компенсационных и соединительных проводов, а также чувствительного к малым значениям электродвижущей силы (э д. с.) прибора. Действие термопары основано на явлении термоэлектрического эффекта, т. е. на возникновении термо-э.д.с. между холодными концами проволок в то время, когда нагревается спай двух термоэлектродов, составленный из разнородных материалов
Если температуры нагрева холодного и горячего концов термопары будут одинаковыми, то возникнут встречные термо-э.д.с., а следовательно, результирующая э. д. с. будет равна нулю Поэтому необходимо температуру холодных концов поддерживать постоянной и равной примерно 20° С. Чтобы избежать коротких замыканий, на проволоки термопары надевают тонкие фарфоровые трубочки. Обе проволочки с изоляцией помещают в общую оболочку из фарфора, жароупорной или нержавеющей стали и помещают в измеряемую среду, а температуру холодного спая поддерживают постоянной. Так как в производственных условиях добиться постоянства температуры головки термопары, где расположены концы проволок и прибор, трудно, то термопару удлиняют гибкими электродами — компенсационными проводами и выводят в область с постоянной температурой. Компенсационные провода изготовляют из более дешевых металлов и сплавов, чем термоэлектроды, но при нагреве до 150° С они тоже развивают э. д. с. Для автоматического введения поправок в показания измерительного прибора при колебаниях температуры компенсационных проводов в измерительную схему включают компенсационное устройство, электрическая схема которого представляет собой неравновесный мост.
В цветной металлургии часто применяют следующие термопары: платина — сплав платины с родием, хромель — алюмелевые хрометь — копелевые. Первая применяется для измерений от 300 до 1600, вторая — от 50 до 1000 и третья — от 50 до 600° С. Их э. д. с. составляет 17—45 мВ Имеются сплавы на основе вольфрама для измерений температуры до 2400° С и выше.

Электрические термометры сопротивления применяют в тех случаях, когда требуется повышенная точность измерений в пределах от -200 до +650° С. Принцип действия этих термометров основан на изменении электрического сопротивления проводников и полупроводников с изменением их температуры. Как известно, сопротивление проводников с ростом температуры увеличивается, а полупроводников уменьшается. Зная зависимость между температурой проводника или полупроводника и его электрическим сопротивлением, можно по сопротивлению определить температуру. Измерительная установка состоит из сопротивления, измерительного прибора, соединительных проводов и источника тока. Термометр сопротивления (рис. 108) представляет собой пластинку из слюды или текстолита, на которую бифилярно намотана тонкая проволочка диаметром 0,05—0,1 мм из платины или меди. К концам припаяны выводы: к обмотке из меди — медные, а к платиновой — из серебряной проволоки. Для защиты обмотки от повреждения ее с обеих сторон покрывает пластинками из термоизоляционного материала, а затем помещают в двойной защитный чехол: внутренний — из алюминия и внешний — стальной. Вторичными измерительными приборами могут быть неравновесные и равновесные мосты.
Пирометры излучения. Для измерения высоких температур в случаях, когда другие виды термометров не могут быть использованы из-за их разрушения, применяют пирометры излучения. Их не помещают непосредственно в среду, температуру которой измеряют, поэтому они не страдают от разрушительных действий высокой температуры. Пирометры излучения делятся на оптические и радиационные. Принципиальная схема оптического пирометра излучения показана на рис. 109. Действие такого пирометра основано на сопоставлении яркости нити накаливания лампы 3 с яркостью нагретого тела, температуру которого мы измеряем.

Если нить накаливания сольется («исчезнете) с окраской нагретого тела, то это будет свидетельствовать, что яркость нити и нагретого тела, а следовательно, и температуры нити и тела одинаковы.
Яркость света лампы накаливания регулируется реостатом, движок которого перемещается вдоль шкалы, отградуированной в °C. В радиационных пирометрах используется зависимость между интенсивностью излучения и температурой по закону Вина. Излучение раскаленной печи (шкала), сфокусировано, как в оптическом пирометре, но в данном случае на термочувствительном элементе возбуждается ток, сила которого зависит от температуры. Прибор отсчета градуирован в °С.

title-icon Подобные новости