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        溫度傳感器配件:熱電偶套管的基礎內容

        發布時間:2019-07-17 08:36:16來源:


              任何溫度傳感元件最重要的附件之一是稱為熱電偶套管的耐壓護套。這可以被認為是進入處理容器或管道的導熱突起,允許溫度敏感的儀器在不打開容器或管道中的孔的情況下檢測處理溫度。對于溫度元件(熱電阻,熱電偶,溫度計等)必須可更換而不對過程進行減壓的安裝,熱電偶套管至關重要。
              熱電偶套管可以由任何導熱,壓力密封且不與該過程發生化學反應的材料制成。大多數熱電偶套管由金屬(不銹鋼或其他合金)或陶瓷材料制成。顯示與溫度計一起使用的熱電偶套管的簡單圖表如下所示:

              通常,最好將熱電偶套管安裝在管道而不是容器中,因為管道中流動的較大流體湍流通過對流加速了熱傳遞,并有助于清除熱電偶套管表面的固體污垢。如果拆下溫度計進行維護或更換,則熱電偶套管可保持管道的壓力完整性(沒有工藝流體泄漏,并且沒有空氣泄漏):

              這里顯示了真實(不銹鋼)熱電偶套管的照片,左側照片顯示了熱電偶套管的整個長度,右側照片顯示了溫度傳感裝置插入的末端:

              完整的熱電阻組件(連接頭,熱電阻和熱電偶套管)的照片將出現在下一張照片中:

              像熱套管一樣有用,它們并非沒有它們的警告。所有熱電偶套管,無論它們的安裝情況如何,都可以通過其質量和比熱值來增加溫度傳感器的一階時滯。顯而易見的是,幾磅金屬不會像幾盎司的熱電阻或熱電偶一樣快速升溫和冷卻,因此在傳感元件上增加一個熱電偶套管會降低任何溫度傳感的響應性元件。不那么明顯的是,這種時間滯后,如果足夠嚴重,可能會損害反饋控制的穩定性。接收“延遲”溫度測量的控制系統將不會由于該滯后而實時看到過程的實時溫度。
              熱電偶套管的潛在問題是溫度傳感元件的安裝不正確。必須在熱電偶套管盲孔的底部完全接觸插入元件。如果在溫度元件的末端和熱電偶套管孔的底部之間允許存在任何氣隙,這將為測量系統增加第二個時滯(注)。一些熱電偶套管在盲孔的底部包括彈簧夾,以幫助保持傳感元件和熱電偶套管壁之間恒定的金屬與金屬的接觸。
              注意:氣隙充當熱阻,而元件本身的質量充當熱容。因此,包含氣隙形成了熱“RC時間常數”延遲網絡,該延遲網絡是由熱電偶套管引起的熱延遲。這增加了系統滯后的另一個“順序”,而不僅僅是熱時間常數的增加。一般而言,多級滯后對過程控制是有害的,因為它們增加了反饋回路中的相移并且可能導致振蕩。
        工藝/儀器適用性
              為任何應用選擇合適的溫度傳感元件的主要考慮因素是預期的溫度范圍。機械(雙金屬)和填充系統溫度傳感器限于相對較低的過程溫度,并且不能在遠離測量點的地方傳遞信號。熱電偶是迄今為止最耐用,最廣泛的接觸式溫度傳感器。精度因熱電偶類型和安裝質量而異。熱電阻比熱電偶更脆弱,但它們不需要參考補償,并且本質上更線性。
              光學傳感器缺乏測量容器內流體溫度的能力,除非在容器中提供透明窗口以使光發射到達傳感器。否則,光學傳感器可以做的最好的事情是報告血管的皮膚溫度。為了監測固體物體的表面溫度,特別是接觸不實用或甚至危險的物體(例如高壓電力線上的電絕緣體),光學傳感器是唯一合適的解決方案。
        學反應性是接觸式傳感器的關注點。如果傳感元件保持在熱電偶套管內,則必須選擇該熱電偶套管以使與過程流體的反應最小化??紤]到大多數熱電偶金屬(鐵,鎳,銅等)的性質,裸熱電偶特別容易受到化學反應的影響,必須仔細選擇特定的工藝化學品,以避免以后出現可靠性問題。
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