一种热电偶及温度测量装置的制作方法

1.本发明涉及焦炉烟气温度测量技术领域，特别是涉及一种热电偶及温度测量装置。


背景技术：

2.热电偶是工业生产中常用的温度测量器件，适用于多种温度测量场景。然而，对于一些高温工作环境下的温度测量，常规的热电偶因耐高温能力不够而无法满足。例如，焦炉是焦化行业的主要热工设备，也是大型钢铁联合企业不可缺少的设备，用于使煤炭化以生产焦炭。焦炉是否能够连续稳定运行，以及如何提高生产效率，与焦炉立火道加热的均匀程度和稳定性息息相关。为了通过实时控制空气量和煤气量实现焦炉的测温调火，需要实现焦炉立火道高向连续测量，由于烟气温度高达1600 ℃左右，常规热电偶无法达到这样的耐高温需求。
3.因此，如何提高热电偶的耐高温能力，以扩展热电偶的使用场景，是值得解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的在于提供一种热电偶及温度测量装置，以提高热电偶的耐高温能力。具体技术方案如下：本技术第一方面的实施例提出一种热电偶，包括：热电极组件；套管组件，套管组件包括刚玉芯、至少一个刚玉保护管和多个隔热缓冲套，刚玉芯、刚玉保护管和隔热缓冲套同心设置，刚玉芯包裹热电极组件，至少一个刚玉保护管套设在刚玉芯的外部，在刚玉芯和最靠近刚玉芯的一个刚玉保护管之间设置有隔热缓冲套，在相邻的两个刚玉保护管之间设置有隔热缓冲套。
5.本发明实施例提供的热电偶，其套管组件的刚玉芯可以将热电极组件隔开，起到绝缘隔热的作用，保护内部的热电极组件，设置在刚玉芯外部的至少一个刚玉保护管可以进一步加强套管组件绝缘隔热的性能，而设置在刚玉保护管之间或刚玉保护管和刚玉芯之间的隔热缓冲套，可以起到缓冲作用，防止刚玉材料之间的硬接触，另外，隔热缓冲套本身具有的隔热性也可以进一步加强套管组件的隔热性能。由此，本发明实施例提供的热电偶，采用多层结构的套管组件，可以显著提高热电偶的耐高温能力。
6.在本技术的一些实施例中，套管组件还包括钢管，钢管设置在刚玉芯和最靠近刚玉芯的一个刚玉保护管之间，或钢管设置在相邻的两个刚玉保护管之间。
7.在本技术的一些实施例中，在钢管和刚玉保护管之间设置隔热缓冲套。
8.在本技术的一些实施例中，套管组件还包括钢管，刚玉保护管的数量为两个，隔热缓冲套的数量为四个，套管组件包括由内到外依次设置的刚玉芯、第一层隔热缓冲套、第一层刚玉保护管、第二层隔热缓冲套、钢管、第三层隔热缓冲套、第二层刚玉保护管和第四层隔热缓冲套。
9.在本技术的一些实施例中，热电极组件包括第一导体和第二导体，第一导体和第二导体的端部电连接，形成温度测量点。
10.在本技术的一些实施例中，隔热缓冲套的材料为含锆的陶瓷纤维。
11.本技术第二方面的实施例提出一种温度测量装置，包括上述任一项实施例的热电偶，温度测量装置还包括：测量架，测量架为热电偶提供在测量架高度方向上的活动空间；升降机构，升降机构安装于测量架，升降机构与热电偶连接，以驱动热电偶在测量架高度方向上运动。
12.本发明实施例提供的温度测量装置，包括热电偶，其套管组件的刚玉芯可以将热电极组件隔开，起到绝缘隔热的作用，保护内部的热电极组件，设置在刚玉芯外部的至少一个刚玉保护管，可以进一步加强套管组件绝缘隔热的性能，而设置在刚玉保护管之间或刚玉保护管和刚玉芯之间的隔热缓冲套，可以起到缓冲作用，防止刚玉材料之间的硬接触，另外，隔热缓冲套本身具有的隔热性也可以进一步加强套管组件的隔热性能。由此，本发明实施例提供的热电偶，采用多层结构的套管组件，可以显著提高热电偶的耐高温能力。
13.温度测量装置的测量架，可以在高度方向上为热电偶提供活动空间，而其升降机构的设置，可以为热电偶提供高度方向上运动的动力，由此，在高度方向上各个位置温度分布不同的测量环境下，本技术实施例提供的温度测量装置，可以实现高度方向上不同位置的温度测量。
14.在本技术的一些实施例中，升降机构包括：定滑轮，定滑轮安装于测量架的顶部；钢丝绳，钢丝绳穿绕在定滑轮上，伸出定滑轮的一端与热电偶相连。
15.在本技术的一些实施例中，温度测量装置还包括驱动电机，驱动电机安装于测量架的中部并通过钢丝绳与定滑轮连接，用于驱动定滑轮转动。
16.在本技术的一些实施例中，温度测量装置还包括控制系统，热电偶和驱动电机均与控制系统电连接，控制系统配置为通过驱动电机控制热电偶的位置，控制系统还配置为控制热电偶进行温度采集以及接收采集到的温度数据。
17.当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
19.图1为本发明实施例的热电偶的整体正视图；图2为图1所示的热电偶沿a-a方向的剖视图；图3为本发明实施例的温度测量装置的整体正视图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员基于本技术所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。
22.如图1、图2所示，本技术第一方面的实施例提出一种热电偶10，包括：热电极组件100；套管组件110，套管组件110包括刚玉芯111、至少一个刚玉保护管112和多个隔热缓冲套113，刚玉芯111、刚玉保护管112和隔热缓冲套同心设置，刚玉芯111包裹热电极组件100，至少一个刚玉保护管112套设在刚玉芯111的外部，在刚玉芯111和最靠近刚玉芯111的一个刚玉保护管112之间设置有隔热缓冲套113，在相邻的两个刚玉保护管112之间设置有隔热缓冲套113。
23.本发明实施例提供的热电偶10，其套管组件110的刚玉芯111可以将热电极组件100隔开，起到绝缘隔热的作用，保护内部的热电极组件100，设置在刚玉芯111外部的至少一个刚玉保护管112可以进一步加强套管组件110绝缘隔热的性能，而设置在刚玉保护管112之间或刚玉保护管112和刚玉芯111之间的隔热缓冲套113，可以起到缓冲作用，防止刚玉材料之间的硬接触，另外，隔热缓冲套113本身具有的隔热性也可以进一步加强套管组件110的隔热性能。由此，本发明实施例提供的热电偶10，采用多层结构的套管组件110，可以显著提高热电偶10的耐高温能力。
24.在本技术的一些实施例中，套管组件110还包括钢管114，钢管114可以设置在刚玉芯111和最靠近刚玉芯111的一个刚玉保护管112之间，或者可以设置在相邻的两个刚玉保护管112之间。钢管114的设置，增加了热电偶10的结构强度，可以有效防止热电偶10在测温环境中因为与外部发生碰撞而使热电极组件100受到机械损伤。
25.在本技术的一些实施例中，在钢管114和刚玉保护管112之间设置隔热缓冲套113。隔热缓冲套113的设置，可以防止硬质的钢管114和刚玉保护管112发生硬接触，提高热电偶10的结构稳定性。
26.在本技术的一些实施例中，套管组件110还包括钢管114，刚玉保护管112的数量为两个，隔热缓冲套113的数量为四个，套管组件110包括由内到外依次设置的刚玉芯111、第一层隔热缓冲套113a、第一层刚玉保护管112a、第二层隔热缓冲套113b、钢管114、第三层隔热缓冲套113c、第二层刚玉保护管112b和第四层隔热缓冲套113d。钢管114的设置提高了热电偶10的结构强度，而两个刚玉保护管112和四个隔热缓冲套113的设置，在刚玉芯111的外部形成了七层套管结构，保证了可以满足焦炉立火道测温的耐高温需求。另外，经过发明人反复试验验证，该结构的热电偶在能够满足高温环境的使用需求基础上，其整个结构的重量也较为适中，便于吊装和测量过程中进行操控。
27.在本技术的一些实施例中，热电极组件100包括第一导体101和第二导体102，第一导体101和第二导体102的端部电连接，形成温度测量点。具体地，第一导体101作为补偿端，测量前后温度变化很小，通过接线盒120与外部仪表相连，第二导体102作为工作端，温度与被测量物体的温度一致，由于第一导体101与第二导体102各自接合点的温度不同，在回路中产生电动势，即发生了热电效应，根据热电动势和温度的函数关系，可以在外部仪表中显
示测量的实时温度。
28.在本技术的一些实施例中，隔热缓冲套113的材料为含锆的陶瓷纤维。陶瓷纤维质地较软、强度高、耐高温，可以起到在硬质材料间隔热缓冲的作用，而加入锆纤维的陶瓷纤维材料，具有更高的耐火度和使用温度，使用寿命也更长，可以提高热电偶10的耐高温能力。
29.如图3所示，本技术第二方面的实施例提出一种温度测量装置1，包括上述任一项实施例的热电偶10，温度测量装置1还包括：测量架20，测量架20为热电偶10提供在测量架20高度方向上的活动空间；升降机构，升降机构安装于测量架20，升降机构与热电偶10连接，以驱动热电偶10在测量架20高度方向上运动。
30.本发明实施例提供的温度测量装置1，包括热电偶10，其套管组件110的刚玉芯111可以将热电极组件100隔开，起到绝缘隔热的作用，保护内部的热电极组件100，设置在刚玉芯111外部的至少一个刚玉保护管112，可以进一步加强套管组件110绝缘隔热的性能，而设置在刚玉保护管112之间或刚玉保护管112和刚玉芯111之间的隔热缓冲套113，可以起到缓冲作用，防止刚玉材料之间的硬接触，另外，隔热缓冲套113本身具有的隔热性也可以进一步加强套管组件110的隔热性能。由此，本发明实施例提供的热电偶10，采用多层结构的套管组件110，可以显著提高热电偶10的耐高温能力。
31.温度测量装置1的测量架20，可以在高度方向上为热电偶10提供活动空间，而其升降机构的设置，可以为热电偶10提供高度方向上运动的动力，由此，在高度方向上各个位置温度分布不同的测量环境下，本技术实施例提供的温度测量装置1，可以实现高度方向上不同位置的温度测量。
32.具体地，图3显示了一种焦炉立火道高度方向温度测量场景，焦炉中燃烧室2与炭化室3间隔设置，热电偶10需要穿过炉顶区4，伸入燃烧室2，在燃烧室2中不同高度位置完成温度测量操作，测量架20的设置，可以在焦炉上方远离高温烟气的位置操纵热电偶10完成温度测量操作，升降机构的设置，为热电偶10伸入燃烧室2进行温度测量操作提供了条件，通过测量分析焦炉立火道高度方向温度分布，可以分析焦炉状态，为提高焦炉加热效率提供准确依据，利于炉体长寿。
33.如图3所示，在本技术的一些实施例中，升降机构包括：定滑轮300，定滑轮300安装于测量架20的顶部；钢丝绳310，钢丝绳310穿绕在定滑轮300上，伸出定滑轮300的一端与热电偶10相连。定滑轮300和钢丝绳310的设置，可以简易地满足热电偶10在高度方向上运动的功能需求，通过拉伸和放回穿绕在定滑轮300上的钢丝绳310，可以在不接触热电偶10的情况下操纵其在高度方向上的运动，增大了热电偶10的测量范围。
34.如图3所示，在本技术的一些实施例中，温度测量装置1还包括驱动电机40，驱动电机40安装于测量架20的中部并通过钢丝绳310与定滑轮300连接，用于驱动定滑轮300转动。驱动电机40的设置，可以提高整个温度测量装置1的自动化程度。
35.如图3所示，在本技术的一些实施例中，温度测量装置1还包括控制系统（图中未示出），热电偶10和驱动电机40均与控制系统电连接，控制系统配置为通过驱动电机40控制热电偶10的位置，控制系统还配置为控制热电偶10进行温度采集以及接收采集到的温度数据。控制系统的设置，可以实现对热电偶10在高度方向上运动的精准控制，比如：移动速度设置、提升或下降高度设置等，并且可以采集温度测量数据，为分析被测量环境高度方向温
度分布提供条件。
36.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
37.本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
38.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。