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热电偶、热电阻和双金属温度计插入深度知识问答

发布时间:2021-11-12   点击次数:314次

上海自动化仪表三厂主要生产热电偶、热电阻、双金属温度计、温度变送器等产品。现场使用的热电偶热电阻和双金属温度计插入深度对测量结果的准确与否有很大影响。温度传感器插入深度需要从设计和温度元件两方面综合考虑。

1、设计中怎样计算热电偶、热电阻和双金属温度计插入深度?
热电偶、热电阻及双金属温度计较常见的安装固定方式有螺纹、法兰、活动法兰和无固定装置四种类型,不同安装方式下温度传感器插入深度计算是这样的: 

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①固定螺纹安装的温度传感器插入深度按照管道过半+温度传感器安装凸台尺寸+保温层厚度计算。

◆热电偶、热电阻是外密封,考虑保温层厚度是要保证安装或拆卸方便且不会破坏保温层结构,温度传感器安装凸台比较常见的长度是60mm120mm两种规格(也可以按照要求加工生产),保温层厚度通常为120mm
◆双金属温度计是内密封,计算插入深度的方法一样,但温度传感器凸台尺寸时应减30mm(这与凸台的结构有关系,大家可了解温度传感器安装凸台尺寸及结构)

②固定法兰安装的温度传感器插入深度按照管道过半+法兰连接管尺寸+保温层厚度计算。

③无固定装置、活动法兰和活动螺纹的温度传感器插入深度用户需要调整,比如插入炉膛测温的热电偶,插入深度通常按照实际插入炉内长度+炉体厚度(含炉墙厚度和炉壁厚度)+保温层厚度来计算。
2
、计算热电偶、热电阻和双金属温度计插入深度还需要考虑哪些问题?
①不同测量介质,温度传感器的插入深度不同
为了保证测量精度,要把温度传感器的敏感段全部插入到被测介质中去。通常温度传感器所需的浸入长度为:
◆测量气体时,热电偶应大于95mm,热电阻、双金属温度计应大于115mm
◆测量液体时,热电偶、热电阻、双金属温度计都应大于46mm
◆温度传感器总的插入深度为: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,温度传感器插入深度不同。
在设计中,我们往往采取以管道中心线为准来计算温度传感器插入深度,这样计算对于多数应用场合是适用的,但对于大管径、塔设备、炉膛等温度测量,可能就还不一定适用了,一是可能造成浪费,二是无法安装固定。
比如对于一般塔设备的温度测量,温度传感器水平安装时,插入深度在300-400mm就行了,对于锅炉炉膛的温度测量,温度传感器大都是水平安装,除去炉体耐火砖的厚度,热电偶只需插入炉内150mm就行了。
③不同管道口径,由于流速不同,温度传感器插入深度不同
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,流体的流速在管道中心处最大,近管壁处最小。当流速较小时,流体分层流动,互不混合,称为层流。逐渐增加流速,流体的流线开始出现波浪状的摆动,摆动的频率及振幅随流速的增加而增加,此种流线称为过渡流;当流速增加到很大时,流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,层流被破坏,相邻流层间不但有滑动,还有混合。这时的流体作不规则运动,有垂直于流管轴线方向的分速度产生,这种运动称为湍流。
在湍流状态,温度传感器只要穿过管壁处很薄的层流层,就可以测量到较均匀的介质温度变化。在层流状态,上游温度的变化首先在管道中心处感测到,然后才逐渐在管壁处感测到,在管道1/4处感测到的温度变化与中心处相比,只是极短的延迟,由于这样的原因,温度传感器的插入深度是不一定都从管道中心算起的,尤其是对于大口径的管道,否则温度传感器很长,一是增加投资,二是容易损坏。
温度传感器插入深度是从温度传感器自带的固定安装螺纹或法兰下面计算的,假如管道上有一个安装螺母座,螺母座高度是40mm,不管管道直径多大,这个不能少。温度传感器感温部分长度大约是30mm,这一部分必须要在管道中心线上,所以,假设管道直径500mm,那么温度传感器插入深度是:管道半径250+安装螺母座40+探头部分30=320mm
假如工艺上该管道长期处于满管状态,而且管道直径较大,那么就不必受这一规定约束,插入管道内长度等于或大于保护管直径的10倍即可;假如有的管道有比较厚的保温层,那么安装螺母座的高度可能会更高。
如果工艺管道口径过小(直径小于80mm)安装温度传感器时,应制作温度计扩大管,这是小口径管道为了满足测温需要做的变径。
对热电偶和热电阻的安装,应注意有利于测温准确,安全可考及维修方便,而且不影响设备运行和生产操作,要全部满足以上要求。
在选择对温度传感器阻的安装部位和插入深度时要注意以下几点:
①为了使热电偶和热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换,应合理选择测点位置,尽量避免在阀门、弯头及管道和设备的死角附近装设温度传感器;
②带有
保护套管的热电偶和热电阻有传热和散热损失,为了减少测量误差,热电偶和热电阻应该有足够的插入深度;
◆对于测量管道中心流体温度的热电阻,一般都应将其测量端插入到管道中心处(垂直安装或倾斜安装),如被测流体的管道直径是200毫米,那热电阻插入深度应选择100毫米;
◆对于高温高压和高速流体的温度测量(如主蒸汽温度),为了减小保护套对流体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂,可采取保护管浅插方式或采用热套式热电阻,浅插式的热电阻保护套管,其插入主蒸汽管道的深度应不小于75mm;热套式热电阻的标准插入深度为100mm
◆假如需要测量是烟道内烟气的温度,尽管烟道直径为4m,热电阻插入深度1m即可;
◆当测量原件插入深度超过1m时,应尽可能垂直安装,或加装支撑架和保护套管。
3
、热电偶、热电阻和双金属温度计拿到后怎么测量插入深度?
①固定螺纹安装的热电偶、热电阻插入深度为螺纹尾部密封面到顶端的长度(螺纹长度也算上);

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②双金属温度计插入深度为螺纹顶端密封面到顶端的长度(螺纹长度不计算在内)

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③固定法兰安装的温度传感器插入深度为法兰密封面到顶端的长度(法兰厚度不计算在内)

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④活动螺纹或者活动法兰热电偶和热电阻,用户在总长范围内自己调整插入深度。
4
、热电偶、热电阻和双金属温度计插入深度与总长有什么关系?
温度传感器总长=温度传感器插入深度+后端长度
①常规装配式热电偶和装配式热电阻总长=插入深度+150mm(150mm是标准,也可根据现场安装需要延长或缩短)
②特殊结构热电偶和热电阻总长=插入深度+厂家默认结构尺寸(这个尺寸没有规范约束,以厂家产品技术资料为准)
③双金属温度总长=插入深度+后端长度(没有标准约束,以厂家产品技术资料为准)
热电偶、热电阻和双金属温度计在其本身质量合格的情况下,规范的安装操作也不可少
,想要测量结果尽量精确,误差小,就一定要把握好关于热电偶、热电阻和双金属温度计插入深度的问题。


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