浅析热电偶老化给企业带来的能耗损失

2015年全球制造业步入寒冬，所有制造企业都面临着做出如何的调整和对策来度过这个寒冬。在市场经济疲软的情形下，降本增效和节能降耗是很多企业首要考虑的。

使用电加热设备的制造企业，尤其是热处理加工企业，生产中所造成的巨额能源损耗是目前制造行业面临的普遍问题，降低能耗、降低生产成本是制造行业迫在眉睫的任务。

例如磁性材料制造行业，其都是能耗大户，面对同行业日趋激烈的市场竞争，节能降耗、降低生产成本是磁性材料制造行业自身求生存求发展的迫切需求，如何从内部革新入手，向科技要成本、向管理要效益，用科学有效的方法来实现能耗大户企业对节能降耗的目的是企业应该重视的总要方向。

本文将以磁性材料行业为例子，分析由于热电偶老化引起的电能损耗给企业带来的损失，以及提供针对的解决方案。

一、磁性材料行业能源消耗的主要原因分析（热电偶&补偿导线）

1：热电偶由于长期使用，热电偶被腐蚀情况严重、弯曲、变形、老化情况较恶劣。

2：补偿导线由于长期置于高温环境，造成补偿导线老化。

（一）关于热电偶及补偿导线老化与电能损耗的关系

在中国大陆，凡涉及窑炉测温使用热电偶及补偿导线绝大多数企业存在使用误区，较多因为对专业知识的缺乏及设备管理意识欠缺造成。

热电偶为温度计量器具，毫伏信号输出，也就是输出的毫伏值准确，测量的温度才会准确，如果毫伏值输出出现偏差，测量温度也随之出现偏差，输出毫伏值偏差的大小直接影响到测量温度的偏差大小，给客户制造产品的品质、客户窑炉本身、耐火材料的寿命造成许多隐患，最重要的是给客户带来巨额的能源损耗。

（二）热电偶老化的途径：

热电偶使用2种不同材质的金属连接，产生热电势，高温热电偶保护管材料为刚玉管，由氧化铝烧制而成，刚玉管在连续高温下工作，会产生多个毛细孔，窑炉内产生的连续高温及腐蚀性气体的连续侵蚀会透过刚玉管的毛细孔侵蚀热电偶，从而会导致铂金或其他金属的化学反映，使铂金或其他金属产生结晶，导致铂金或其他金属化学分子性能的变异，产生热电偶老化现象。

补偿导线作为热电偶与仪表的连接线，传送毫伏信号，补偿导线本身品质的优劣及使用在窑炉周围高温环境下，连接热电偶端子的补偿导线会出现导体变黑现象，我们称之为老化现象，（如电线老化会导致失火）补偿导线老化可以直接导致传送热电偶输出毫伏值衰减，从而加大误差。

结论：热电偶老化+补偿导线老化=温度计量失真

（三）热电偶老化与能耗损失的途径

智能仪表或其他途径终端仪表只检测热电偶接入端的热电动势，再根据热电动势与温度的对应关系将测量值转化为温度值显示出来。

热电偶在使用一段时间后，受腐蚀、老化等影响，导致其热电性发生变化，工作曲线就会偏离标准热电偶的工作曲线，从而导致使用标准曲线的智能仪表计算温度值发生偏差。

由于热电偶的老化通常导致其输出的热电动势下降，因此，老化后的热电偶测量值会偏低，而实际炉内温度是高于智能仪表的设定值的。当超出标准热电偶误差标准值后，就会带来比较大的负面影响老化严重的热电偶会直接导致窑炉在高于仪表设定的温度下工作，不仅增加了保温功率，也增加了窑炉散热，浪费电能。

二、热电偶、补偿导线老化后带来的危害：

由于热电偶老化导致的误差使得炉内温度一直处于产品烧结范围的温度偏高位置，会给生产带来以下危害：

1：产品成品率降低

2：产品品质不稳定，会出现龟裂，暗纹

3：电耗在日渐增加

4：.炉材加速老化

5：造成表面散热增加

6：动力线加速老化

7：出现窑炉故障、事故等恶性事件的发生。

8：补偿导线的老化会加大热电偶传输的信号误差，加剧以上后果的发生。

三、热电偶老化带来能耗损失分析

辉达工控深入行业，做了热电偶老化与能源损耗的实验。热电偶老化带来的能耗损失统计如下：

1℃给单条窑炉每小时电能消耗带来>1.36KW ,对于功率200KW以上的烧成炉，是无法用肉眼看出变化的；

单条窑炉功率相差温度对照表

多条窑炉功率相差温度对照表

（如果窑炉数量超过10条，规范的热电偶管理可以每年节省100万以上！）

由于炉材蓄热，窑炉表面散热及气体带出的热量未记入，热电偶误差造成的消耗是远大于上表所述数值的；贵公司如果窑炉数量在10条以上，热电偶有两年没有更换的话，因此造成的电费消耗每年至少在100万以上；

四、节能降耗控制技术简要介绍

针对电加热设备能源损耗问题，辉达工控根据实际项目应用开发出以下核心技术能有效实现电加热设备节能降耗目的。

1、负载监测（LMC）技术

实现负载自控，实施监测负载状态，依据负载在不同温度条件下的特性，以及其老化率与时间的关系、炉温与表面负荷密度等关系，判断负载是否已老化，甚至达到使用极限。根据判断出的负载的老化程度，给予用户报警提示，有效避免因负载老化所产生的能源浪费及生产事故的发生。

硅钼棒自动限流控制技术：硅钼棒自动限流控制技术是根据硅钼棒的阻值自动控制给定电压电流，避免升炉时操作不当带来的对硅钼棒的损害，同时能有效的避免突然断电后又突然来电情况引起的硅钼棒烧断的危险。减缓硅钼棒老化速率。

2、传感器老化监测技术：

实时监测传感器老化率，寿命到期时系统自动提醒更换，避免因温度计量失真造成能源浪费。

3、软件电量统计：专业化触摸屏控制软件具有电量监控功能，按设定时段，分时段记录电量使用情况，方便查看历史电量使用情况，并可生成电费统计报表，所有数据可导出存档。方便了解统计电量的使用情况并做节能措施调整和改进。