热电偶对

现场使用的热电偶、热电阻和双金属温度计的插入深度对测量结果的准确性有很大影响。温度传感器的插入深度需要从设计和温度元件两方面综合考虑。

热电偶对插图

1.设计中如何计算热电偶、热电阻、双金属温度计的插入深度?

热电偶、热电阻、双金属温度计常见的安装固定方式有螺纹、法兰、活动法兰、无固定装置四种。不同安装方式下温度传感器的插入深度计算如下:

①固定螺纹安装的温度传感器的插入深度按管道半长+温度传感器安装凸台尺寸+保温层厚度计算。

◆热电偶和热电阻是外部密封。考虑到保温层的厚度,需要保证安装或拆卸方便,不损坏保温层结构。温度传感器安装凸台的常见长度为60mm和120 mm(也可根据需要加工生产),绝缘层厚度通常为120mm。

◆双金属温度计内部密封,插入深度的计算方法相同,但温度传感器的凸台尺寸要减小30mm(这和凸台的结构有关。

(2)安装在固定法兰上的温度传感器的插入深度按管道的一半以上+法兰连接管的尺寸+保温层的厚度计算。

③无固定装置、活动法兰、活动螺纹的温度传感器插入深度需用户调整,如插入炉内测温的热电偶。插入深度通常按实际插入炉内的长度+炉体厚度(包括炉壁厚度和炉壁厚度)+保温层厚度计算。

2.计算热电偶、热电阻、双金属温度计插入深度时,还需要考虑哪些问题?

①温度传感器的插入深度因测量介质不同而不同。

为了保证测量精度,温度传感器的所有敏感部分都应插入被测介质中。通常,温度传感器所需的浸没长度为:

◆测量气体时,热电偶应大于95mm,热电阻和双金属温度计应大于115 mm..

◆测量液体时,热电偶、热电阻和双金属温度计应大于46 mm..

◆温度传感器总插入深度为:温度传感器安装凸台+管壁厚度+浸入长度。

②不同设备由于安装位置不同,温度传感器的插入深度也不同。

在设计中,我们经常以管道的中心线为标准来计算温度传感器的插入深度。这种计算适用于大多数应用,但可能不适用于大直径、塔设备、炉子等的温度测量。一是可能造成浪费,二是无法固定。

比如一般塔式设备测温,温度传感器水平安装时,插入深度为300-400 mm,锅炉炉膛测温,温度传感器多为水平安装,热电偶除耐火砖厚度外,仅插入炉膛150mm。

③由于管径不同,流速不同,温度传感器的插入深度也不同。

流体在管道中的流动由于流速不同会形成层流和湍流两种状态。流体的速度在管道中心最大,在管道壁附近最小。速度较小时,流体分层流动,互不混合,称为层流。随着流速的增加,流体的流线开始像波浪一样摆动,摆动的频率和幅度随着流速的增加而增加。这种流线称为过渡流。当速度增加到很大程度时,流线不再明显可辨,流场出现许多小旋涡,层流被破坏,相邻流层之间不仅有滑动,还有混合。此时流体运动不规则,存在一个垂直于流管轴线的分量速度,称为湍流。

在湍流状态下,只要介质通过管壁处的薄层流层,温度传感器就能测量出介质的均匀温度变化。在层流状态下,上游温度变化首先在管道中心被感知,然后在管壁逐渐被感知。与中心相比,在管道的四分之一处感测到的温度变化只有非常短的延迟。为此,温度传感器的插入深度不一定从管道中心开始计算,尤其是大口径管道,否则温度传感器会很长,增加投资,容易损坏。

温度传感器的插入深度由温度传感器的固定安装螺纹或法兰计算得出。如果管道上有安装螺母座,螺母座的高度为40mm,无论管道直径多大,这个都不能少。温度传感器的感温部分长度约为30mm,必须在管道中心线上。因此,假设管道直径为500mm,温度传感器的插入深度为:管道半径250+安装螺母座40+探头部分30 = 320 mm。

如果管道长期满管,管道直径较大,则不必受此规定约束,插入管道的长度等于或大于保护管直径的10倍;如果某些管道的保温层较厚,螺母座的高度可能会更高。

如果工艺管道直径过小(直径小于80mm),安装温度传感器时,应做温度计膨胀管,这是小直径管道的变径,以满足测温需要。

应注意热电偶和热电阻的安装,有利于测温准确,安全,易于测试和维护,不影响设备的运行和生产,且均应满足上述要求。

选择温度传感器电阻器的安装位置和插入深度时,注意以下几点:

①为了使热电偶和热电阻的测量端与被测介质进行充分的热交换,应合理选择测点位置,温度传感器应尽量安装在阀门、弯头、管道和设备的死角附近;

②带保护套的热电偶和热电阻有传热和散热损失。为了减少测量误差,热电偶和热电阻应具有足够的插入深度:

◆对于测量管道中心流体温度的热电阻,一般应将测量端插入管道中心(垂直安装或倾斜安装)。如果被测流体的管道直径为200毫米,热电阻的插入深度应为100毫米;

◆对于高温、高压、高速流体的温度测量(如主蒸汽的温度),为减小保护套管对流体的阻力,防止保护套管在流体作用下破裂,可采用保护管浅插法或热套式热电阻,浅插式热电阻保护套管应插入主蒸汽管道不小于75mm的深度;;热套热电阻的标准插入深度为100mm;

◆如果需要测量烟气温度,虽然烟道直径为4m,但热电阻的插入深度为1m;

◆原测量插入深度大于1m时,应尽量垂直安装,或安装支撑架和保护套。

3.热电偶、热电阻、双金属温度计拿到后如何测量插入深度?

①用固定螺纹安装的热电偶和热电阻的插入深度是从螺纹末端密封面到顶部的长度(也包括螺纹长度);

②双金属温度计的插入深度是从螺纹顶端的密封面到顶端的长度(不包括螺纹长度);

③安装在固定法兰上的温度传感器的插入深度为法兰密封面到顶部的长度(不包括法兰厚度);

(4)可移动螺纹或可移动法兰热电偶和热电阻,用户可以在总长度内调整插入深度。

4.热电偶、热电阻、双金属温度计的插入深度与总长度有什么关系?

温度传感器总长度=温度传感器插入深度+后端长度

①常规组装式热电偶和组装式热电阻的总长度=插入深度+150mm(150mm为标准,可根据现场安装需要加长或缩短)。

②特殊结构的热电偶和热电阻总长度=插入深度+厂家默认结构尺寸(此尺寸不受规范限制,以厂家产品技术数据为准)。

③双金属温度总长度=插入深度+后端长度(无标准约束,以厂家产品技术数据为准)。

热电偶、热电阻、双金属温度计要求在自身质量合格的情况下,规范安装。如果测量结果尽可能准确,误差能降到最低,就要把握好热电偶、热电阻、双金属温度计的插入深度。

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