我國(guó)工業(yè)爐的溫度檢測(cè)技術(shù)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的騰飛，取得長(zhǎng)足的發(fā)展。多年來(lái)，蘇科儀表公司為指導(dǎo)生產(chǎn)、強(qiáng)化管理、節(jié)能降耗發(fā)揮了極其重要的作用。蘇科儀表有限公司劉工探討了滲碳爐等高溫氣體，鐵、銅、鋁等高溫熔體，流動(dòng)粉體等實(shí)用測(cè)溫技術(shù)及溫度傳感器（熱電偶，鎧裝熱電偶，裝配熱電偶，高溫?zé)犭娕迹栏療犭娕迹帱c(diǎn)熱電偶，貴金屬熱電偶）國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題。
1新型溫度傳感器
1.1 熱電偶保護(hù)營(yíng)
熱電偶保護(hù)管按其材質(zhì)可分為金屬、非金屬、金屬陶瓷三類，蘇科公司曾研制出三種鉬基金屬保護(hù)管，主要性能見(jiàn)表1。此外還開(kāi)發(fā)出Al2O3-C質(zhì)及陶瓷保護(hù)管CPT型、金屬或合金保護(hù)管MPT型，以及采用等離子噴涂等手段研制出耐磨熱電偶用表面改性保護(hù)管。
表 1 保護(hù)管的主要性能
1.2 黑體光纖紅外輻射溫度計(jì)WFHT
作者開(kāi)發(fā)的在線式紅外輻射溫度計(jì)是將光纖技術(shù)、接觸式與非接觸式測(cè)溫技術(shù)結(jié)合起來(lái)，即將套管、透鏡及光纖組成一體，再與顯示儀表連接，構(gòu)成接觸式輻射溫度計(jì)，也稱黑體傳感器式輻射溫度計(jì)。WFHT采用碳化硅等套管，插入熱電偶測(cè)溫的相應(yīng)位置，形成黑體空腔，再用紅外輻射高溫計(jì)，通過(guò)光纖瞄準(zhǔn)黑體空腔底部靶面，由于黑體空腔靶面近似于黑體輻射。因此本溫度計(jì)可測(cè)得真實(shí)溫度。
1.2.1特點(diǎn)
該測(cè)溫儀是由黑體空腔SiC管、光纖及輻射溫度計(jì)組成。其兼有接觸式、非接觸式兩種溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。具有測(cè)量溫度高、響應(yīng)速度快、抗*力強(qiáng)、安裝使用方便等優(yōu)點(diǎn)，適于加熱爐的溫度測(cè)量。如用于取代鉑銠熱電偶，可減少測(cè)溫費(fèi)用，具有節(jié)能、降耗等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已在國(guó)內(nèi)鋼廠應(yīng)用。
1.2.2技術(shù)指標(biāo)
測(cè)溫范圍：600～1300℃，800～1600℃，
1000～2000℃；
標(biāo)定精度：O.5%～l.0%；
響應(yīng)時(shí)問(wèn)：<0.5s；
檢測(cè)波長(zhǎng)：0.65-0.9μm；
黑體空腔材料：SiC、Al2O3及耐熱合金管；
輸出信號(hào)：I型4位數(shù)碼顯示：
Ⅱ型4位數(shù)碼顯示，并有4～20mA以
及1～5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出；
光纖材質(zhì)：多組分玻璃。
2工業(yè)爐窯測(cè)溫技術(shù)
2.1 連續(xù)滲碳爐溫度測(cè)量
2.1.1復(fù)合管型實(shí)體熱電偶
由金屬或陶瓷或金屬陶瓷保護(hù)管、高性能熱電偶及填充劑等構(gòu)成的熱電偶稱復(fù)合管型實(shí)體熱電偶[1]（以下簡(jiǎn)稱實(shí)體熱電偶）是一種產(chǎn)品[2]。由于結(jié)構(gòu)緊密、殘留的空氣少而不流動(dòng)，可使K型熱電偶正極中鉻的選擇性氧化極大地減少，從而提高了廉金屬熱電偶的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
2.1.2實(shí)體熱電偶在滲碳爐中的應(yīng)用
瓦房店軸承廠引進(jìn)的電輻射加熱滲碳爐，用于車輛軸承滲碳。工藝溫度為930±5℃，每臺(tái)爐共分5個(gè)溫區(qū)，用熱電偶測(cè)量各部位的溫度。熱電偶安裝在由爐蓋上方垂直插入的10個(gè)測(cè)溫孔內(nèi)見(jiàn)圖1。過(guò)去存在的問(wèn)題是熱電偶腐蝕嚴(yán)重，壽命短、偏差大，運(yùn)行時(shí)間僅l～2間，遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)需要。自1994年6月1O日起，在滲碳爐內(nèi)陸續(xù)安裝10支實(shí)體熱電偶。4年多的應(yīng)用結(jié)果表明，平均使用壽命均達(dá)26個(gè)月，用戶很滿意。現(xiàn)在東北大學(xué)傳感器廠已定型生產(chǎn)，并逐步推向汽車行業(yè)等，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

1-外套管；2-特種熱電偶；3-爐殼耐火磚；4-爐門(mén)；5-料盤(pán)； 6-料盤(pán)滑道
圖 1電輻射加熱滲碳爐測(cè)溫樂(lè)統(tǒng)示意圖
2.2 高溫熔體連續(xù)測(cè)溫
2.2.1鋁液及鋁電解質(zhì)連續(xù)測(cè)溫
a.鋁液連續(xù)測(cè)溫
鋁液連續(xù)測(cè)溫用保護(hù)管有金屬、Si3N4及Sialon等。金屬管的強(qiáng)度高，但壽命短；Si3N4管耐腐蝕，但強(qiáng)度低；Sialon材料在性能上較理想，然而價(jià)格昂貴。作者研制的MPT-1型合金管、K型鎧裝熱電偶構(gòu)成的連續(xù)測(cè)溫傳感器，用于沈陽(yáng)電纜廠引進(jìn)的鋁連軋生產(chǎn)線，連續(xù)使用壽命超過(guò)4個(gè)月，比引進(jìn)設(shè)備中同類溫度傳感器的壽命提高2～3倍，而且，價(jià)格便宜，已在國(guó)內(nèi)推廣，具有廣闊的前景。
b.鋁電解質(zhì)連續(xù)測(cè)溫
鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)溫度的連續(xù)測(cè)溫，對(duì)鋁電解生產(chǎn)至關(guān)重要，但到目前為止，國(guó)內(nèi)外尚未找到適合的耐蝕材料，美國(guó)研制的保護(hù)管，使用壽命只有72h。作者開(kāi)發(fā)的MPT-2型合金管在撫鋁、包鋁進(jìn)行工業(yè)實(shí)驗(yàn)，其壽命均超過(guò)400h，近期可望達(dá)到720h。
2.2.2鋁液與鋁電解質(zhì)問(wèn)斷測(cè)溫——便攜式浸人型測(cè)溫儀
鋁液與鋁電解質(zhì)問(wèn)斷測(cè)溫從40年代起已廣泛應(yīng)用浸入式測(cè)溫儀。可是，以前的測(cè)溫儀具有如下缺點(diǎn)：①不斷地更換保護(hù)管及插頭；②頻繁地切斷偶絲，制作新的測(cè)量端。
作者與撫順?shù)X廠聯(lián)合開(kāi)發(fā)的浸入型測(cè)溫儀*克服上述不足。它是由熱電偶、保護(hù)管及數(shù)字顯示儀表構(gòu)成的。已成功地用于鋁冶金及加工行業(yè)中氟化物電解質(zhì)及鋁液溫度測(cè)量。該種測(cè)溫儀博得用戶好評(píng)，已在國(guó)內(nèi)鋁廠推廣應(yīng)用。
a.特點(diǎn)
① 測(cè)槍與顯示儀表一體化，同普通熱電偶相比，體輕且響應(yīng)速度快1～2min；
② 復(fù)合型保護(hù)管耐腐蝕、更換方便，使用壽命長(zhǎng)100～500次，測(cè)溫費(fèi)用低；
③ 溫度數(shù)碼顯示，直觀且準(zhǔn)確，并有峰值保持功能特殊需要可增加記憶存儲(chǔ)功能；
④ 簡(jiǎn)化操作，單人即可測(cè)量。
b.技術(shù)指標(biāo)
① 3位半數(shù)碼顯示；
② 準(zhǔn)確度1.O％；
③ 使用溫度范圍0～1200℃；
④ 重量約1kg；
⑤ 電池供電；
⑥ 測(cè)槍長(zhǎng)度：1000～3000mm。
c.結(jié)構(gòu)
① Ⅱ型熱電偶、顯示儀表與測(cè)槍形成一體，保護(hù)管可更換；
② Ⅲ型熱電偶、保護(hù)符、槍體采用分解組合式，熱電偶及保護(hù)管均可更換。
2.2.3銅液連續(xù)測(cè)溫
關(guān)于銅冶煉過(guò)程中熔體連續(xù)測(cè)溫用傳感器，目前仍在研究。對(duì)于銅加工行業(yè)中銅液連續(xù)測(cè)溫，作者采用金屬陶瓷保護(hù)管，內(nèi)插高性能熱電偶K型，制成實(shí)體熱電偶。自1985年以來(lái)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用證明具有如F優(yōu)點(diǎn)：耐高溫，使用壽命長(zhǎng)在1000h以上；熱電性能穩(wěn)定；響應(yīng)速度快；安全可靠。
沈陽(yáng)電纜廠引進(jìn)的銅連軋生產(chǎn)線，原設(shè)備所帶的銅水連續(xù)測(cè)溫用熱電偶為R型，采用耐熱合金作保護(hù)管，其壽命僅一周左右。作者開(kāi)發(fā)的熱電偶保護(hù)管，是在耐熱合金管的外部增加保護(hù)涂層。該種新型熱電偶安裝位置如圖2。兩年來(lái)的實(shí)踐結(jié)果表明，新型熱電偶的使用壽命可大于1年，較引進(jìn)設(shè)備的熱電偶，其壽命提高50倍。

1-熱點(diǎn)偶接線盒；2-固定件；3-保護(hù)管；4-爐體；5-銅水；6-耐高溫材料
圖 2 銅水連續(xù)測(cè)溫用熱電偶安裝示意圖
3流動(dòng)粉體溫度測(cè)量
對(duì)于輸煤系統(tǒng)、流化床、水泥熟料及耐火材料等流動(dòng)粉體的溫度測(cè)量，尤其是對(duì)增壓流化床PFB的床溫測(cè)量。由于流動(dòng)粉體對(duì)保護(hù)管磨損及腐蝕均很嚴(yán)重，因此一直是高溫測(cè)試領(lǐng)域中富于挑戰(zhàn)性課題之一。
對(duì)于使用溫度低于500℃的流動(dòng)粉體，可采用高強(qiáng)鋼或表面改性技術(shù)，噴涂WC或Ni-Cr-B，其硬度可達(dá)到60～70HRe[3]。如果常用溫度在1000℃左右，可采用鈷基合金保護(hù)管商品名為 UMC050，該種保護(hù)管具有優(yōu)異的耐熱沖擊、耐磨性能及高溫強(qiáng)度，對(duì)硫化物及釩具有良好的耐蝕性能4，但價(jià)格昂貴。為降低成本，有的研制者采用雙金屬?gòu)?fù)合管型結(jié)構(gòu)用于PFB現(xiàn)場(chǎng)。結(jié)果表明：在溫度為l000℃的情況下，使用壽命≮l000h[5]。除此之外，還有人在保護(hù)管的形狀上下工夫，有助于延長(zhǎng)使用壽命。
4結(jié)束語(yǔ)
為了解決引進(jìn)設(shè)備中溫度傳感器國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題，東北大學(xué)的教師與現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員結(jié)合，研究開(kāi)發(fā)出復(fù)合管型特種實(shí)體熱電偶、鋁液與銅水連續(xù)測(cè)溫用熱電偶，在引進(jìn)的連續(xù)滲碳爐、鋁銅連軋生產(chǎn)線上應(yīng)用，取得良好效果，其使用壽命提高50倍，博得用戶好評(píng)。幾年來(lái)的實(shí)踐表明，作者開(kāi)發(fā)的新型溫度傳感器，不僅可以替代進(jìn)口設(shè)備中的溫度傳感器，節(jié)約大量外匯；還可以走向世界，進(jìn)入市場(chǎng)。