傳感器應(yīng)用除了真空傳感器，壓力傳感器和溫度傳感器等，其實(shí)在冶金生產(chǎn)過程中還需要用到很多傳感器，如更需要流量傳感器。

文 | 沈韓楊

上下求索，只為真知

一、真空傳感器

真空冶金工業(yè)自二十世紀(jì)五十年代發(fā)展以來得到極為廣泛地應(yīng)用。在真空中對金屬及其合金進(jìn)行真空冶金范圍很廣，包括真空蒸餾、礦石及其半產(chǎn)品的真空分離，金屬化合物真空還原、鋼液爐外真空脫氣和精煉、金屬真空熔鑄、真空燒結(jié)，真空熱處理、真空釬焊及真空固態(tài)接合等多種工藝方法。

真空環(huán)境在冶金過程中具有一系列的特點(diǎn)。首先是真空環(huán)境中物質(zhì)與殘余氣體分子間的化學(xué)作用十分微弱，因此非常適宜對黑色金屬、稀有金屬，超純金屬及其合金、半導(dǎo)體材料的熔煉和精制。

其次，在真空環(huán)境中可通過降低單一氣體分子的分壓強(qiáng)、達(dá)到鋼液脫氣精煉、真空碳脫氧的目的。真空環(huán)境的另一個特點(diǎn)還在于它在較低的溫度下、具有進(jìn)行一定反應(yīng)的能力，例如在同樣溫度下，有些反應(yīng)過程在大氣中則難以進(jìn)行，但是在低壓下就十分容易。這就是真空化合物分解和有色金屬冶煉的基本原理。為了監(jiān)測冶金行業(yè)真空狀態(tài)，采用高精度真空傳感器進(jìn)時測量與監(jiān)控，在冶金行業(yè)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。

二、溫度傳感器

溫度的準(zhǔn)確測量及控制在真空冶金與熱處理行業(yè)中是十分重要的。例如溫度控制的準(zhǔn)確度直接影響到工件滲碳的質(zhì)量。如果滲碳溫度有±10℃ 波動， 將導(dǎo)致氣氛滲碳±0.07%C 的波動。溫度波動越小， 碳勢波動越小， 所以提高溫度測控的精度可以減少氣氛碳勢的波動從而保證工件的滲碳質(zhì)量。

在冶金真空爐中一般使用熱電偶檢測溫度。而熱電偶真空爐測溫的特點(diǎn)包括：

⑴ 熱電偶材料應(yīng)為熱傳導(dǎo)性能良好， 表面發(fā)射率高和高溫真空下放氣少的材料;

⑵ 熱電偶熱響應(yīng)時間快;

⑶ 保證在真空系統(tǒng)中壓升率滿足≤0.4Pa/h要求;

⑷ 嚴(yán)格密封，保證在真空下無滲漏，即使保護(hù)管斷裂，也不會影響系統(tǒng)真空度;

⑸ 對感應(yīng)爐必須解決交變電磁場對測溫的干擾：

⑹ 法蘭連接必須符合GB/T6071- 2003 和GB/T6070- 1995 超高真空、真空下法蘭標(biāo)準(zhǔn)。

⑺ 熱電偶與爐體用管螺紋應(yīng)選用一般密封管螺紋。

三、壓力傳感器

壓力傳感器是石化行業(yè)自動控制中使用最多的測量裝置之一，冶金工業(yè)也不例外。在大型的化工項目中， 幾乎包含了所有壓力傳感器的應(yīng)用：差壓、絕壓、表壓、高壓、微差壓、高溫、低溫，以及各種材質(zhì)及特殊加工的遠(yuǎn)傳法蘭式壓力傳感器。幾乎石化行業(yè)對壓力傳感器的需求主要集中在可靠性、穩(wěn)定性和高精度3個方面。其中，可靠性和許多附加需求，如，量程比、總線類型等，依賴變送器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、機(jī)械加工工藝水平和結(jié)構(gòu)材料。壓力變送器的穩(wěn)定性和高精度則主要由壓力傳感器的穩(wěn)定性和測量精度保證。

與壓力變送器的測量精度相對應(yīng)的是壓力傳感器的測量精度和響應(yīng)速度，與壓力變送器的穩(wěn)定性相對應(yīng)的是壓力傳感器的溫度特性和靜壓特性以及長期穩(wěn)定性。石化行業(yè)對壓力傳感器的需求就體現(xiàn)在測量精度、快速響應(yīng)、溫度特性和靜壓特性、長期穩(wěn)定性4個方面。

四、流量傳感器

除了真空傳感器，壓力傳感器和溫度傳感器等，其實(shí)在冶金生產(chǎn)過程中還需要用到很多傳感器，如更需要流量傳感器——加熱爐燃燒需要多少空氣量、多少煤氣量、冷卻水的流量和余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽的流量等都需要用到流量傳感器進(jìn)行測量。

氣體流量傳感器是一種采用合金薄膜和絕熱微橋結(jié)構(gòu)的設(shè)備，在其微結(jié)構(gòu)中存在加熱器和溫度傳感元件。這種橋式結(jié)構(gòu)的流量傳感器可對膜片上方的空氣或其他氣流的流速變化作出靈敏快速的反應(yīng)。

流量傳感器采用了最先進(jìn)的設(shè)計和制作技術(shù)，其微橋結(jié)構(gòu)不僅體積小，而且具有非常靈敏、快速的響應(yīng)。適用于任何需要監(jiān)測氣流的場合。

流量一般有兩種表示方法，一為瞬時流量，是指單位時問內(nèi)通過管道某一截面的流體的數(shù)量，單位有：米/時、升/時或公斤/時、噸/時等，這主要供了解當(dāng)時的工況用的。另一為累計流量，指經(jīng)一段時間如班、天、月，流經(jīng)管道的總體積，用升、米或重量表示，滿足統(tǒng)計的需要。而往往在冶金生產(chǎn)過程中我們需要對這兩個參數(shù)我們都需要測量，這就需要用到帶數(shù)顯的流量傳感器，帶數(shù)顯的流量傳感器一般都有2個顯示，一個是瞬時流量，一個是累計流量。

冶金生產(chǎn)過程中需要進(jìn)行多種流最測量，這不僅是為了統(tǒng)計的需要，也是控制熱工過程所必不可少的。例如，一種電磁流量傳感器在冶金行業(yè)，便常被用于連續(xù)鑄鋼、連續(xù)軋鋼、煉鋼電爐冷卻水溫度的流量控制過程中。

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