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热电偶套管作为温度传感器配件的作用及适用性

发布时间:2020-10-23 09:36:12来源:

对于任何温度传感元件来说,最重要的附件之一是被称为热套管的耐压护套。可以认为这是进入处理容器或管道的导热突起,使温度敏感型仪器无需在容器或管道上开孔就能检测处理温度。对于必须更换温度元件(RTD,热电偶,温度计等)而又不降低过程压力的装置,热电偶套管至关重要。

热电偶套管可以由任何导热,耐压且对过程无化学反应的材料制成。大多数热套管由金属(不锈钢或其他合金)或陶瓷材料制成。

此处显示了一个与温度表一起使用的热电偶套管的简单示意图:
通常,最好在管道中而不是在容器中安装热电偶套管,因为管道中较大的流体湍流会通过对流促进热传递,并有助于清除热电偶套管表面的固体污垢。

如果卸下温度表进行维护或更换,则热套管会保持管道的压力完整性(不会泄漏工艺流体,也不会泄漏空气):
此处显示的是真实(不锈钢)热电偶套管的照片,左手的照片显示了热电偶套管的整个长度,右手的照片显示了温度感应设备的插入端:
完整的RTD组件(连接头,RTD和热套管)的照片出现在下一张照片中:
它们与热套管一样有用,但并非没有警告。所有热电偶套管,无论其安装得如何好,都由于其质量和比热值而增加了温度传感器的一阶时间延迟。直观上很明显,几磅的金属将不会像几盎司的RTD或热电偶那样加热和冷却,因此在传感元件上增加热电偶套管会降低任何温度传感的响应速度元件。不太明显的是,这种时滞如果足够严重的话,可能会损害反馈控制的稳定性。由于这种滞后,接收到“延迟”温度测量值的控制系统将无法实时看到过程的实时温度。

热套管的潜在问题是温度感应元件的安装不正确。必须将元件完全接触地插入热电偶套管的盲孔底部。如果在温度元件的末端与热电偶套管孔的底部之间存在任何空气间隙,这将给测量系统增加第二次延迟(注)。一些热电偶套管在盲孔的底部包括一个弹簧夹,以帮助维持传感元件和热电偶套管壁之间恒定的金属接触。

注意:气隙起热阻作用,而元件本身的质量起热容作用。因此,包含气隙会形成一个热“ RC时间常数”延迟网络,其次于热电偶套管产生的热延迟。这给系统增加了另一个“阶次”的滞后,而不仅仅是其热时间常数的增加。一般而言,多个滞后阶数对过程控制有害,因为它们会增加反馈回路中的相移并可能导致振荡。

工艺/仪器适用性
为任何应用选择合适的温度传感元件的主要考虑因素是预期温度范围。机械式(双金属)和填充式系统温度传感器仅限于相对较低的过程温度,并且无法在距离测量点很远的地方中继信号。

迄今为止,热电偶是接触式温度传感器中最坚固耐用,范围最广的一种。精度随热电偶类型和安装质量的不同而不同。

RTD比热电偶更易碎,但它们不需要参考补偿,并且固有地线性度更高。

光学传感器缺乏测量容器内流体温度的能力,除非在容器中提供透明窗口以使光发射到达传感器。否则,光学传感器最好的方法就是报告血管的皮肤温度。为了监视固体物体的表面温度,特别是接触不实际甚至危险的物体(例如高压电源线上的电绝缘体),光学传感器是唯一合适的解决方案。

化学反应性是接触式传感器的关注点。如果将传感元件固定在热电偶套管内,则必须选择该热电偶套管以最大程度地减少与过程流体的反应。鉴于大多数热电偶金属(铁,镍,铜等)的性质,裸露的热电偶特别容易受到化学反应的影响,因此必须针对特定的工艺化学仔细选择裸露的热电偶,以避免以后出现可靠性问题。相关产品推荐:北京布莱迪磁翻板液位计雷达液位计 电磁流量计 流量计 孔板流量计 磁翻板液位计 压力变送器
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