冶炼过程用快速测温仪表的误差分析

　　金属冶炼过程中温度参数至关重要,是生产中需用频繁测量和控制的参数之一。近年来随着钢铁产量的增加,使得快速测温仪表及热电偶的需求量大增。由于产品生产厂家的设计水平、对冶炼工艺了解的深浅程度及生产质量的参差不齐,现场操作人员对其原理及使用中的技术要求了解的有多有少,导致经常有用户反映仪表的测量精度问题。根据我们多年仪表开　　发、生产及现场技术服务的经验做几点分析,供广大用户参考。

　　1　测温仪表类型及特点

　　目前市场上与快速测温热电偶配套使用的数字测温仪表,从工作原理可分为两类: (1)智能型仪表;　(2)非智能型仪表。

　　智能型仪表基本是以微处理器为核心,用软件将来自快速测温热电偶的热电势信号进行人工智能处理,包括数字线性化及逻辑判断。此类仪表在逻辑判断方面上可以处理的比较全面、合理,测量精度相对较高,特别是动态测量精度方面,有经验的设计者可以处理的较合理,使测量精度相对较高。在功能扩展方面比较方便,可满足各类用户的要求。

　　非智能型仪表虽然显示器都是采用数码方式,但从仪表组成方面分为模拟式仪表和数字式仪表。模拟式仪表的信号处理方式采用模拟电路放大、模拟线性化处理,这类仪表的测量精度相对比较低,特别是线性度不理想。数字式仪表比模拟式仪表在线性处理方面提高了一步。在硬件上采用了部分微机技术,由模拟线性化处理电路改为数字查表电路,这样可使仪表的静态测量精度与智能仪表相媲美。但在动态方面,因自身电路的限制,比智能型仪表就要逊色许多。

　　从采样方式来分一般有常见的三类: (1)定时采样方式。(2)判断热电势信号上升过程的变化率方式。(3)动态平台判断采样方式。

　　仪表的采样原理是依据快速测温热电偶过程曲线的特性(见图1)而确定的。从实测曲线看,一般情况下热电势信号从零点上升到平台过程大约用时1·5~3s。曲线的上升过程因被测钢水温度的高低,所用快偶前端保护帽的材质、薄厚及电偶U型保护石英管壁厚的不同而变化。热电势信号曲线的平台一般在2~3s之间比较理想。

非智能型仪表在采样方式上因自身性能的限制大多数只能采用前两种。

　　定时采样方式的仪表,一般采用在热电势曲线的2~3s之间选定一点作为最终的采样信号,将其显示到仪表屏幕上。测量过程中,如果测量环境比较理想,测量用快偶的制作质量较好及保护纸管较干燥,那么一般情况下曲线的平台出现较早也比较平滑,这时测量的温度还比较真实可靠,但实际测量过程中情况比较复杂,往往因为测量环境恶劣、热电偶质量的不同、保护纸管的干燥程度及实际操作过程的不规范和现场强电磁干扰等因素,很难保证测量曲线理想,定时采样所采到的点就不能如实的反映被测对象的温度,使得测量值波动较大。特别是渣层较厚时,当热电偶插入渣层或钢水与渣层交界处或热电偶粘渣,使曲线上升变缓建立热平衡的时间延长,而导致测成率虽高但测定的温度值不可信。