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热电偶在热处理和核电站领域的应用设计创新
添加时间:2020-10-25

近两个世纪以来,多个行业使用的发明经常被巧妙地调整,以极大地改善其性能,使其有可能改变一系列市场。

    但是,当剑桥企业于2016年10月向位于Marmon Group / Berkshire Hathaway的一部分上海自动化仪表三厂授权革命性的热电偶电缆技术时,就发生了这种情况。

    热电偶是一种用于测量温度的简单电气设备。热电偶功能强大,价格低廉,能够测量宽温度范围,可用于各种家用和工业应用,从烤面包机,烤箱到喷气发动机。然而,在高温下继续使用时,在标准热电偶中出现称为“漂移”的问题,其中由热电偶记录的温度逐渐远离实际温度,从而产生误导结果。因此,为了可靠地测量高于1000°C的温度,需要更频繁地更换标准热电偶。随着越来越多的工业系统在1000°C以上运行,确保精确测量该范围内的温度正成为一个问题。

    尽管这对我们来说是一项全新的技术,但上海自动化仪表三厂已准备好向我们的客户和相应的应用推广它。我们在热处理和核电领域的应用知识和行业关系的深度将使我们能够与具有前瞻性的客户合作,改进这项技术。


    这个问题已经由剑桥大学材料科学与冶金系的Michele Scervini博士和Cathie Rae教授开发的新型热电偶设计解决了。导致这项技术发展的工作得到了各种欧洲资助的支持,并且通过她在高温合金方面的工作,从Cathie Rae教授与核电站的长期合作中获益匪浅。

    标准热电偶由两根由不同类型的金属制成的导线组成,在一端连接以形成测量温度的接合点。这些电线封装在保护性外部护套中,以将热电偶与局部大气隔离,并防止内部热电偶线的氧化。通常,外护套中使用的合金含有锰。

    发明人认识到,在高温下,诸如锰的合金元素迁移出外部护套并进入热电偶线,从而改变了线的性质。这导致热电偶的温度性能漂移。这种理解上的突破使他们开发出一种新的热电偶设计,在第一个内部设有第二个护套。该第二护套吸收锰并防止它们迁移到热电偶线中。这极大地提高了热电偶的精度,使其成为高温应用的理想选择。新设计还可以持续更长时间,从而缩短维护周转时间。

    该许可证是六年多的外展,谈判和产品开发的结晶。这个过程很漫长:热电偶供应链很复杂,没有一家供应商处理所有潜在客户。发明人和剑桥企业与许多潜在的被许可人进行了多次讨论。几家公司与发明人合作,在很长一段时间内测试热电偶的性能。找到合适的公司长期合作是一项挑战。对单个公司的许可可能会限制该技术在一个利基市场的范围; 许多公司的许可将允许该技术进入更多市场,但需要更复杂的许可安排。在上海自动化仪表三厂,剑桥企业找到了开发这项技术的理想合作伙伴。

     这项技术的潜在影响力巨大。这项创新的第一批客户很可能是那些为新型冶金部件(如涡轮叶片)进行热处理工艺的公司。新型热电偶还可用于发电站测量燃气轮机温度。从长远来看,新型热电偶很可能是核电站设备设计的重要组成部分。为核电开发新部件很困难,因为有很多严格的行业规定 - 并且有充分的理由。但随着新的热电偶技术被更广泛地采用,这构成了一个案例,需要改变法规以允许在核电行业中使用这些改进的热电偶。

    上海自动画仪表三厂总经理许大庆指出,“即使这对我们来说是一项全新的技术,上海自动化仪表三厂也能很好地向我们的客户和相应的应用推广它。我们在热处理和核电站领域的应用知识和行业关系的深度将使我们能够与具有前瞻性思维的客户合作,改进这项技术。


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