浅论T2*双点热电偶实现坩埚式电阻炉校验

　　一、引言

　　2000年以前,T2*(是指发动机压缩机后的气流温度)双点热电偶的校验设备是标准油槽,标准为二等标准水银温度计。其优点是T2*双点热电偶的深浅点所处的温场的温度差很小,为0.01℃。缺陷是受加温介质用油的闪点限制,无法校验300℃以上的被校点。而T2*双点热电偶的实际使用温度常在320~340℃之间,标准油槽校验方法只能用校验误差的多个校点连线在向上延长线来取得300℃以上各点的误差值,这是不真实的。

　　另外,普通工业用热电偶的校验是使用工业热电偶校验炉(一般都是采用直接比较法),由于T2*热电偶的形状结构特殊(如图1所示),使其无法使用普通工业热电偶校验炉校验。

　　二、用T4(是指发动机的排气温度)总温热电偶校验方法校验T2*热电偶的可行性

　　我们分析、探讨用校验T4热电偶的坩埚式电阻炉来校验T2*热电偶的可行性。该电阻炉的炉膛使用了一个专用均衡温场的夹具,如图2所示:该夹具在坩埚式电阻炉膛内被均匀加热,T4热电偶为单点偶,且可插入夹具的深度是从夹具顶端到测试点的距离有60mm。我们再来分析一下夹具内各区段的温场分布情况及温场的温度梯度。由于该夹具是放在坩埚式电阻炉的炉膛内来加热的,且夹具的上端在校验T4热电偶时,一般是用石棉绳来进行密封保温,其保温效果相对来讲是较差的。

        夹具结构和实际测量数据列于表1。

　　由表1可知该夹具的温场越接近上端,其温度值与夹具中心温度值相差越大,即其内部沿轴向的温度梯度较大,如图3所示。而T2*热电偶可插入类似该夹具的深度只有41mm,且T2*双点热电偶的浅点距上端只有19mm,又因T2*双点热电偶为总温热电偶,在夹具无空孔时,由于它本身的形状、结构特点,更加大了夹具内沿轴向的温度梯度。而标准热电偶是用石英玻璃管与夹具隔开的,其材质、形状均与T2*热电偶不同,使它对温度的传递速度及热容量均不同。造成插入T2*热电偶的夹具也与插入标准热电偶的夹具孔的散热速度不同,夹具的均匀温场也将遭到破坏,即热量散发与吸收的速率不同而引起的误差。若对其结构进行改造,克服上述缺陷,就可以应用该方法的思路来设计校验T2*双点热电偶的方案。

　　三、设计校验T2*双点热电偶的方案

　　针对上述T4热电偶校验方法用于校验T2*热电偶的两大缺陷,我们提出新的设计方案。首先对夹具的形状、结构进行重新设计,即按T2*热电偶的形状、结构使夹具的均匀恒温区上移20mm。其次我们按照T2*热电偶的形状、结构,设计了一个用硅酸铝保温耐火材料制作的固定形状可拆装的炉上保温专用夹具代替石棉绳来对坩埚式电阻炉校验T2*热电偶时恒温夹具的上端进行保温,从而减小了均匀恒温区温度的梯度,使其在T2*双点热电偶的深、浅二点的温度差,符合工艺要求,即使深、浅二点能处在一个相对均匀温场区域内。硅酸铝材料保温夹具示意图如图4所示,采用此方法,在360℃时获得温度梯度仅为3℃,而表1为6℃。