电子技术在热工检测和调节中的应用

在工业生产中，温度、压力、流量、物体位置等热工参数的自动检测、调节和控制，有着重要的意义。准确地测量、记录上述参数，并自动调节到理想的数值，才能有高质量大产量，使生产安全进行，节约人力、原料、燃料。电子技术在热工检测、调节中应用后，产生了一系列的电子式热工仪表和专用装置，成为工业生产自动化的基本技术工具，本文就这方面作一简单介绍。

钢花飞舞烈焰喷吐的炼钢炉，温度达到1600℃以上，这样的高温只有用热电偶把温度转换为直流电压变化，然后用电子自动电位差计来自动显示、记录才比较方便。制造氧气时，把空气分离，温度低到零下174℃左右，也只有用铂电阻温度计反映温度变化，然后用电子自动平衡电桥来显示、记录，才比较合用。

图1是常用的自动电子电位差计和自动电子平衡电桥。这两种仪表都是电子自动记录仪，形状相同，只是配用的感温元件不同。前者和热电偶、辐射高温计或其它各种形式，如反映液位、重量、速度、流量等毫伏变送器配用；后者和电阻温度计及带有电阻发送器的流量、压力等测量装置配合使用。因此，这两种仪表可以显示、记录温度、流量、压力、速度、液位、重量等参数。

上述二种仪表有长图型、圆图型、旋转刻度型三种常见规格。长图型仪表（如图1a）有长形的记录纸，可用记录笔连续记录一个地方的参数，也可以用打印鼓轮巡回记录3，6，12或24个地方的参数。记录纸的速度，打印的周期可以根据需要来调节。圆图型仪表（如图1b）有圆形的记录纸，显示记录一点的温度，记录纸一般是一昼夜转一周。旋转刻度型仪表（如图1c），指针不动，刻度盘转动，外形较小，只显示不记录。图1d所示是电子自动平衡电桥的原理结构（其工作原理本刊1964年第8期“电子式记录仪表已有介绍）。

上述仪表可附加调好装置，如电接点、电阻传送器等。电接点可调整到一定的位置闭合或断开，以便进行控制调节或发出信号。电阻传送器可以和其它调节装置 （如再调调节器）组成更完善的调节系统。

在测量快速运动物体温度时，比如测量轧制过程中的钢锭温度，热电偶和辐射高温计的反应显得迟缓无能为力了，而光电高温计却能出色地完成这个任务。

光电高温计（如图2）以硅光电池作测量元件，炽热物体发出的光射到硅光电池上，光电池受光照射，立即产生与物体温度成比例的电流，这个电流经电子管放大器放大，输入到快速动作的自动电子电位差计，显示、记录所测的温度。

这种流量计由电磁发送器和电子自动记录仪组成。电磁发送器是一个中间装有管子的盒子，把它装于管道上（如图3）。发送器的线圈产生磁场，所测液体流经磁场，切割磁力线，在电极上产生感应电势。感应电势经电子自动记录仪中的电子放大器放大，而后由可逆电动机来传动指针和记录笔，由同步电动机带动记录纸转动，从而显示、记录流量。

电磁流量计灵敏、准确反应迅速，可以测量变化范围很大的流量。它没有管道压力损失，不会在测量点积存物体而影响测量或影响产品质量，在安装、调整、使用、维修等方面都较方便。普通流量计多充水银，影响人的健康，电磁流量计无此缺点。电磁流量计可以广泛用于化工、原子能、国防、冶金、石油、食品、造纸、制糖、煤炭、水泥等工业及科学研究单位。

三冲量电子调节仪可以测量三个参数，如压力、流量、液位等，并把测量的参数加以综合，经电子放大器放大，控制继电器，从而控制电动执行机构来对阀门等设备进行调节。执行机构上装有远方控制器，内有连接电流表指示阀门开度的电位计和用作保护的极限开关。这是一个完善的自动调节系统。

温度电子调节仪与热电偶或电阻温度计配合，测量、调节150～900℃或-120～500℃范围内的温度，能使温度准确地保持在需要的数值上。

上述两种电子调节仪，只用两个电子管。仪表的体积、重量都较小，调节的质量很好。图4表示发电厂用三冲量电子调节仪，按照进水量、出汽量和锅炉水位来自动调节锅炉进水量的调节系统。

在钢铁厂中常用再调调节器来自动调节各种加热炉的温度。它和带电阻传送器的自动电子电位差计或自动平衡电桥配合使用。热电偶或电阻温度计测量出温度变化，由自动电子电位差计或自动平衡电桥指示、记录。同时带动电阻传送器，使其电阻值变化反映温度变化。这时再调调节器的电桥失去平衡（电阻传送器是再调调节器电桥的两个臂），发出信号，经电子放大器、继电器，控制电动执行机构，调节燃料阀门。电动执行机构由电动机、减速器、极限开关和电阻传送器构成。电动机转动，阀门开度改变，同时电阻传送器的电阻值跟着改变（它是再调调节器电桥的另外两个臂），使再调调节器的电桥重新平衡，停止信号输出，完成自动调节任务。

连续铸钢是钢铁工业中的新工艺，炽热的钢水在结晶器中冷却，并连续铸成钢锭。钢水在结晶器中保持一定高度是很重要的，太低会使钢锭中断，钢水下漏；液面太高，钢水溢出。钢水溢漏会严重损坏设备，造成事故，浪费钢水。用同位素测出钢波高度，由电子仪表显示记录，并自动调节浇钢孔大小，可以提高浇成率。

随着生产自动化程度的提高，要求有一种标准化、系列化、灵活通用的仪表，电子单元组合仪表便应运而生。

电子单元组合仪表又称“电动单元组合仪表”，主要由“变送单元”、“调节单元”和“执行机构”组成。变送单元有多种，可以分别把差压、压力、温度、液面位置等参数变为统一的电信号，而后输入到调节单元。调节单元按照生产需要的调节规律，发出调节信号，送到执行机构，对调节对象进行控制。

电子单元组合仪表性能灵敏、准确、迅速，可以远距离调节。各单元象积木一样，不同的配合方式，可组成各种自动调节系统。由于各单元及零部件标准通用，所以在制造、使用、维修等方面提供了便利条件。由于输出信号统一，易于和自动巡回检测及电子计算机配合，进一步提高自动化程度。

图6表示用于氧气烧钢转炉调节炉膛气体压力自动 调节系统，这是一套完整的电动单元组合仪表。炼钢时转炉内外压力要保持相等，否则，炉内气体压力大于炉外，氧气外逸；如炉外气压大于炉内，空气将涌进转炉，影响炼钢质量。用差压变送器（变送单元）测量转炉内外气体差压，由自动电子电位差计来显示、记录差压值，以备检查、分析，同时差压变送器的输出信号送到调节单元。调节单元按照生产要求，在差压超过允许值时，即发出命令，经过操作单元（操作单元有如转换开关，可以手动、自动互相转换）给磁放大器，磁放大器控制执行机构的电动机，控制烟道开度大小，以调节炉膛内压力，使炉内外气压趋于一致。

在大规模而又复杂的生产过程中，往往要用数百台热工仪表，有几个仪表室。仪表繁多而又分散，在操作、检查、维修等方面费人力费时间，并且占用大量投资和厂房面积。

随着电子技术的发展，产生了自动巡回检测装置。它能在较短的时间（几分之一秒到几十秒时间内）把几百处的参数检测一遍。当有参数超过允许的数值时，便自动用电铃和信号灯报警，告诉人们那一点参数不正常。还可根据人的需要，把参数用数字管指示或用打字机打印下来，以备分析。自动巡回检测装置利用晶体管和干簧继电器等元件，体积小、速度快，易于观察、操作、维护，保证生产质量、产量和安全可靠，可代替大量仪表，节约投资，节约厂房面积。

在热工检测、调节系统中，大量采用电子技术后，把热工参数转换为统一的电信号，就便于使用电子计算机。自动巡回检测装置测出的参数，经电子计算机运算，得出最好的生产条件，而后发出命令，使执行机构进行调节，保证生产在最佳条件下进行。电子计算机运算，调节迅速，而且能对很多生产参数进行处理，因而能把整个生产过程中的热工参数、电力传动和自动控制参数、工件尺寸检测等，进行统一检测和调节，使整个生产过程协调一致，达到高度综合自动化。(董清三)