針對箱式電阻爐檢測中存在問題的探討

【摘 要】 隨著制造業的不斷發展，箱式電阻爐的應用越來越廣泛，許多企業、廠礦及從事分析工作的事業單位都會用到。基于其廣泛的應用性，與其相應配套的校準工作也就十分重要。計量檢定人員在具體計量工作中遇到了很多細節方面的問題，主要是測量數據不夠準確這個問題，筆者在文中總結了兩個主要原因。針對校準規范中涉及傳感器布置及箱式電阻爐在生產設計這兩方面提出了一點認識和看法，并簡要地做了分析。

【關鍵詞】 箱式電阻爐 傳感器布置 生產設計 計量檢測

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.06.012

箱式電阻爐，俗稱馬弗爐或茂福爐，根據不同的具體用途其體積可以分為不同大小。其實質都是利用加熱絲或者加熱管、加熱棒對爐體內部進行加熱，使其達到300℃至1300℃甚至更高的溫度，繼而進行熔化、分解、灰分等化學分析或實驗等工作。

由于箱式電阻爐的應用比較廣泛，許多企業、廠礦及從事分析工作的事業單位都會用到。基于其廣泛的應用性，與其相應的校準工作也就十分廣泛。遼寧省內每年需要校準的各種不同類型、體積、功能的箱式電阻爐有許多。目前校準箱式電阻爐依據的是JJF 1376-2012《箱式電阻爐校準規范》。

正是因為對箱式電阻爐有一定時間的在校準、檢測方面的接觸，筆者在具體工作中遇到了許多細節方面的問題，因此對校準規范中涉及傳感器布置及箱式電阻爐在生產設計等方面筆者有些看法，這里謹作為探討。

校準規范中對體積不等的箱式電阻爐采用的測溫點布置方法如下：

a）容積不大于0.15m3箱式爐測溫點的布置

根據箱式爐測溫區的尺寸，設計測溫架（可用耐高溫合金材料）的大小和形狀，確定5個測溫點。將5個測溫點分別置于測溫區的中心點（作為監控點）和前下左、前上右及后上左、后下右四個端角上（如圖1）。

圖1 箱式爐測溫區和測溫點位置示意圖

b）容積大于0.15m3箱式爐測溫點的布置

根據箱式爐測溫區的尺寸，設計測溫架的大小和形狀，確定9個測溫點。將8個測溫點分別置于測溫區的八個端角上（如圖2），另一個測溫點（作為監控點）置于距控溫熱電偶測量端延伸方向不超過150mm處的測溫區內（如圖2：9點）。

圖2 箱式爐的爐膛尺寸、測溫區和測溫點位置示意圖

現有的校準方法和測試點布置已經通過國內相關專業專家的審定，肯定是沒有太大問題的，但是筆者通過具體的校準工作實踐，發現要想將箱式電阻爐的校準測試點按照校準規范中所示，布置的很好，做到足夠準確，其實是不太容易的，甚至有些時候，想布置5根熱電偶，哪怕是3根熱電偶，都幾乎是不太好處理的。而且，對于測量數據的準確性方面，有的時候，測量得出的數據會與實際值比較有些許偏差。筆者認為這主要有兩大方面的原因，下面就簡單探討一下產生這些問題的原因。

第一個原因：校準方法中測試點的具體布置方面

從校準測試點布置來看，現有的校準方法是利用熱電偶探入爐內，在爐外接數字顯示儀表，該儀表通常有溫度內部和外部自動補償功能，如果一些老式儀表沒有內部或外部補償功能，就還要注意熱電偶在實際測量中冷端補償等方面的問題，即：需要加冰桶。現實中遇到的問題是，許多箱式電阻爐沒有專門預留用來測試的孔，筆者姑且稱之為“測試孔”。當校準時，熱電偶只能從爐門口或將校準用熱電偶從爐體自帶的熱電偶那端插入爐體，再在爐體中固定校準用熱電偶的位置。如果采用爐門進入法，當需要多支熱電偶同時放入爐膛時，就需要多人一起配合將熱電偶放入，有時對于體積較小的爐體，如果要按照校準規范中所述，放置5根熱電偶，則整個爐體內顯得非常局促，有些很可能在關閉爐門時碰到加熱壁，這樣就失去了測試其爐溫均勻性的意義。當爐門關閉時，在爐外，校準人員不能保證爐膛內部的熱電偶位置，此時是按照開門時目測的位置擺放的，盡管有固定的架子，但是熱電偶是硬的，爐門一關閉，壓到熱電偶，會使原本固定好的幾根熱電偶由于應力，互相在固定架上拉扯，甚至將固定架抬離爐體底部而懸空。這樣一來，為了避免這些問題，就需要反復開門、關門以驗證熱電偶的具體位置是否按照預先布置的擺放。如采用從爐體自帶熱電偶的插入端進入法，對于用多支熱電偶的情況，有時會由于插入端端口本身剩余的空間就不大，不允許插入多支熱電偶，這樣就不能很好地按照校準規范中校準點的布置來完成校準工作。

從具體校準讀數來看，即使熱電偶布置工作完成了，讀數方面也會出現一定的問題。由于現場校準時，大部分情況下，熱電偶都是夾在門上或擠在被測箱式電阻爐所配熱電偶的一端，而從熱電偶的布置上，我們可以看出，實際測量時，熱電偶為了能固定在架子上，同時還要從電阻爐門口探出來，已經被彎曲了很多彎了，最后還要被門夾住。雖然，影響熱電偶的主要因素是熱電勢，而不在于它是否彎曲，但是，將熱電偶彎曲成很多彎，同時測量端又被一定的力夾住，對熱電偶傳輸過來的熱電勢是會有一定影響的，熱電勢有影響，自然會對最終測試結果產生影響。

第二個原因：箱式電阻爐生產設計方面

如上所述，就現場檢測所見到的實際情況看，現有的這些被測箱式電阻爐普遍沒有設計適于現有計量校準方法的環節，比如“測試孔”或“測試槽”等。正如第一個原因里提到的，有時會由于熱電偶裸露、電阻爐漏電、電阻爐內膽與測溫用熱電偶接觸、熱電偶不方便安放等等一系列問題，導致測量過程非常費時，同時還可能會導致最終的測量數據不準確。這個原因，其實是根本原因，如果箱式電阻爐在生產上能夠考慮后期的計量檢定工作，為計量檢定工作預留適當的“測試孔”或“測試槽”，這樣無論對使用箱式電阻爐的單位也好，還是計量檢測部門也好，都將是突破性的改變。當然，預留“測試孔”也好，“測試槽”也罷，前提是不影響箱式電阻爐本身的性能指標。

希望國內箱式電阻爐生產企業之間，對于非核心技術問題的交流能夠更加廣泛，這樣可以互相提高生產水平，同時使箱式電阻爐整個生產行業也更加規范、完善，并與計量部門一起，將整個箱式電阻爐的生產及檢測方面提高到一個新的臺階。

綜上所述，箱式電阻爐的校準檢測工作還是有很大提升空間的，這需要我們計量檢定人員的不斷努力以及箱式電阻爐生產企業對自身產品的設計、質量等環節的不斷加強。計量檢定人員要提高自身的專業知識和素養，不斷完善現有的檢測方法。電阻爐生產企業要嚴格按照國家的相關生產要求及標準去生產自己的產品，同時，生產的產品要充分考慮到計量的要求，比如預留 “測試孔”或“測試槽”等。箱式電阻爐生產企業還要防止箱式電阻爐的漏電，以免在檢測時或客戶使用時出現漏電，造成人員傷害。

作者簡介

劉鑫，工程師，東北大學自動化專業碩士研究生，現于遼寧省計量科學研究院熱工所從事溫度、濕度、壓力檢驗工作。

（責任編輯：張曉明）