加热炉热电偶的选型及误差分析

栗保岭

（邯宝热轧厂，河北 邯郸 056001）

邯宝热轧步进梁加热炉项目，是经国务院批复的“邯钢结构优化、产业升级总体规划”中的重点配套项目之一。由中国第一冶金建设公司承建，法国斯坦因工业炉公司设计，邯宝热轧加热炉系统是由4座产能为375t/h的步进式加热炉组成的炉群系统。采用的是法国斯坦因工业炉有限公司的数字化加热炉技术。四座加热炉炉型配置相同，该项目在多项技术领域，代表了目前加热炉技术的前沿，比如，采用了全数字化脉冲燃烧技术，烧嘴采用全侧向布置火焰长度可调燃烧器，二级控制采用模糊逻辑等。

1 测量过程概述

加热炉炉膛温度是热轧加热炉设备的重要控制指标，控制参数的变化直接影响用户的产品质量，它是采用一次测温元件热电偶——补偿导线—PLC模块——进行显示（控制），岗位操作按要求进行记录。

（1）测量设备：由热电偶、补偿导线、PLC模块组成测量系统。

表1

（2）参数控制依据文件：参考加热炉岗位技术操作工艺文件温度范围在（1000～1300）℃，考虑被测对象存在允许容差和工艺波动，测量过程范围应在（800～1500）±25℃。

（3）允许最大测量误差：MPE=（±25×（1/3～1/10））=（±25×1/3=±8.3℃（取 1/3）。

（4）允许测量扩展不确定度：U=25×2/（6×1.1）=7.6℃

2 建立测量数学模型

Y（出钢温度）与X（PLC显示值）和D（热电偶）之间的函数关系式：Y=X+D

标准不确定度的来源及分量评定：（由于条件限制，不能评定重复性测量引用的标准不确定度分量）

在保证热电偶的插入深度，保护管完好及外部干扰忽略的情况进行以下分析：

（1）PLC示值误差引入的B类标准不确定度ub1（矩形分布）ub1=0.2%×1600≈1.85℃。

（2）PLC示值分辨力引入的B类标准不确定度ub2（矩形分布）ub2=0.29×分辨力=0.29×0.1≈0.03℃。

（3）补偿导线引入的B类标准不确定度ub3（矩形分布）ub3=2.5≈1.44℃。

（4）热电偶引入的B类标准不确定度ub3（矩形分布）ub3=2.7≈1.46℃。

（5）以上不确定度分量不相关，合成标准不确定度：uc=（ub12+ub22+ub32+ub42）1/2=2.77 ℃，式中：uc计算各个量的均方根。

（6）计算扩展不确定度：U=uc×k，令 k=2，U=5.54℃。

（7）测量结果表示 Y=（HMI示值±5.54）℃，k=2。

3 本测量过程有效性确认

热轧厂设备室组织，由板加电气作业区、加热炉岗位操作者参加，对该测量过程的有效性进行了评审，具体确认方法如下：

（1）首先在本测量过程各要素，人、机、环、法均受控条件下，开展实测工作；对测量结果的误差，测量不确定度进行分析，判断其是否满足本测量过程的特性要求（如：测量误差和测量不确定度）。

（2）分析了测量结果不确定度（详见不确定度评定报告），结果U95=5.56℃，k=2，小于测量过程计量要求，U95=7.6℃，k=2，

综上所述，本过程为有效测量过程。

4 结语

通过对加热炉温度测量过程进行分析，影响测量精度的各个因素，可以对影响环境进行改善，做到即可满足生产工艺的要求，选用合适的热电偶又能控制成本。