灶用安全保护装置中电磁阀和热电偶的设计和使用要点

首先要知道热电偶原理

一．热电偶原理：

热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在Seebeck电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系, 制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度读表。 在热电偶回路中接入第三种金属材料时, 只要该材料两个接点的温度相同, 热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此, 在热电偶测温时, 可接入测量仪表, 测得热电动势后, 即可知道被测介质的温度。

二．热电偶工作原理：

两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也 称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：

1：热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数；

2 ：热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关， 只与热电偶材料的成份和两端的温差有关。

3：当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。

三．常用的热电偶材料：

热电偶分度号

热电极材料

正极

负极

S

铂铑10

纯铂

R

铂铑13

纯铂

B

铂铑30

铂铑6

K

镍铬

镍硅

T

纯铜

铜镍

J

铁

铜镍

N

镍铬硅

镍硅

E

镍铬

铜镍

其次

灶用安全保护装置中电磁阀和热电偶的设计和使用要点如下

1、电磁阀的设计与使用要点

(1)电磁阀是熄火保护装置的核心部件，其灵敏度、耐久性等性能的好坏，直接影响到熄火保护装置性能的优劣，然而直接影响电磁阀性能好坏的是制造电磁阀的核心材料—磁性材料。

(2)要求磁性材料具有高的饱和磁感应强度和大的矫顽力。经磁化处理后，饱和磁感应强度要在15000～15800 (高斯) 的范围内，磁矫顽力为0．038～0．0838(奥斯特)，以保证在小电流的激励下产生足够大的磁力，使电磁阀具有足够快的开阀速度和足够长的使用寿命。

(3)材料的剩磁要少，这样可以使长期使用的电磁阀不至于过多的剩磁而失去闭阀能力，导致熄火保护装置失效。

(4)磁性材料必须具有好的耐腐蚀性，能较好地抗拒燃气中各种杂质元素的腐蚀，使电磁阀能够在各种不同的燃气中长期使用。

鉴于对磁性材料的要求，选用镍基软磁材料较为理想。但这类软磁材料的再结晶温度高，热处理难度大，处理不当往往造成大量次品，使生产成本大大提高。其次，这类材料一般都是应力敏感材料，当其受到外力冲击时材料本身的磁力下降甚至消失，所以在装配和使用过程中不能对磁性材料或电磁阀进行猛烈冲击和摔打，避免造成废品或降低电磁阀的使用寿命。在保存、运输和使用电磁阀过程中，应尽员避免与腐蚀性气体或潮湿气体接触，否则会大大地缩短电磁阀的使用寿命。

2．热电偶的设计和使用要点

熄火保护装置中的热电偶是一个温度传感器和电动势产生器，其灵敏度和热电势的大小及寿命的长短，直接影响到电磁阀的动作灵敏度和熄火保护装置的寿命。为了保证熄火保护装置的灵敏度和寿命．制作热电偶的材料必须具备以下性能：

(1)热电偶材料在燃气火焰中应具有非常强的耐腐蚀性和耐热性，确保热电偶的长寿命和稳定的电阻值。

(2)偶极材料必须是电势差尽可能大的两种材料，在高温下以获得最大的热电势。这样就可以在熄火保护装置的回路中产生较大的电流，激励磁铁产生更大的磁性，使电磁阀的开阀状态稳定。

(3)热电偶材料的导热性良好，对温度的敏感度高，产生电势速度快，可以使电磁阀瞬间开阀．同时又能缩短闭阀时间。

(4)热电偶的引出线材料的导热性要良好，否则会在与偶极材料的接点处导热不畅而降低热电势。在制作热电偶的过程中，各个焊点必须饱满、牢固，其引线的电阻应尽可能小而且具有良好的韧性，以保证安装过程中折弯而不会发生脆断。

五．安装熄火保护装置过程中容易出现的问题：

在保证电磁阀和热电偶的良好质量情况下，如果不能正确将熄火保护装置安装于炉灶上，则会使熄火保护装置起不到安全保护作用，甚至影响炉灶整机的质量。经过长期在工作中的验证总结，提出了一点有关安装熄火保护装置过程中容易出现的问题，并提出了解决问题的方法和见解，供有关人员参考。

1、电磁阀与旋塞阀的配合：

电磁阀安装于旋塞阀中而对燃气炉具的意外熄火起保护作用(如图1所示)。然而旋塞阀制造厂家对旋塞阀顶杆的长度公差往往不做要求或要求公差过宽。如果顶杆过长：当我们按压旋塞阀打开燃气通路时，就需要对电磁阀施加很大的推压力。如前所述，电磁阀中的磁铁是应力敏感材料，当受到过大的雄压力后，磁性下降甚至消火，电磁阀被破坏失灵，致使气路不通，点火失败。如果旋塞阀的顶杆过短：则会田为电磁阀的体与磁铁片不能很好接触而打不开电磁阀，导致失败。

图一：电磁阀安装于旋塞阀中的示意图

综上所述，作为阀体配套厂家或本公司装配过程中，在注意阀和热电偶的质量的同时，必须充分注意与电磁阀的旋塞阀体(或其它类型的阀体)的质量。只有这样才能保证熄火保护装置的灵敏度和寿命，同时也保证灶具整机的质量及使用寿命。

2、热电偶的安装：

热电偶安装的位置的确是保证产生正常热电势及寿命的前提，在产品设计及装配中需要注意这一点。热电装的正确位置如图2所示，辅助燃烧器的火焰应烧在热电偶顶部5～8mm处，这样加热时可以得到最大的热电势，使电磁阀有足够的电流保持良好的开阀状态。

当燃烧器的火焰烧在如图3所示的热电偶的位置时，热电偶产生的热电势将大大降低，致使电磁阀不能开阀，甚至导致偶极丝与引出线焊点的熔化脱落，引起热电偶的完全损坏。

另外，热电偶被安装在离燃烧器很近的位置或安装在密封性能好的燃烧器中时，定位热电偶处的周围温度会很高，使得热电偶的受热端点与冷端点之间的温度差减小，热电势下降。这种情形下可能有两种状况发生：

(1)热电偶的热端和冷端的温度很接近时，热电偶产生的电动势非常小，无力维持电磁阀的开阀状态，电磁阀闭阀关闭气体通道，发生使用时中途熄火现象；

(2)热电偶的热端和冷端有一定的温度差，能够维持电磁阀的开阀状态，但闭阀时间因热电偶整体温度较高而延长。

上述情况都不利于熄火保护装置正常使用，应尽量避免将热电偶安装在周围温度很高的位置．使热电偶产生最大的电动势。