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        如何正確安裝溫度傳感器以及獲得最佳響應和準確度

        發布時間:2019-08-01 08:54:40來源:


              傳感器的安裝會引入誤差,噪聲和動態,導致測量和控制回路性能不佳。在這里,我們將介紹最佳實踐,以充分利用傳感器的固有功能,以提供最佳的總安裝。
        熱套管長度
              為了最大限度地減少傳導誤差(沿著傳感器護套或熱電偶套管壁從尖端到法蘭或耦合器的熱量損失的誤差),浸入長度應至少為裸元件的熱電偶套管或傳感器護套直徑的10倍。因此,對于外徑為1英寸(2.54厘米)的熱電偶套管,浸入長度應為10英寸(25.4厘米)。
        對      于外徑為?英寸(6.35 mm)傳感器護套的裸元件,浸入長度應至少為2.5英寸(63.5 mm)。這只是一個經驗法則。計算機程序可以計算誤差并對各種浸入長度和工藝條件進行疲勞分析。對于高速流和裸元件安裝,進行疲勞分析非常重要,因為振動失效的可能性隨著浸入長度的增加而增加。
        熱電偶套管位置
              由于不完美的混合和壁效應,過程溫度將隨容器或管道中的過程流體位置而變化。對于高粘度流體,例如在管道和擠出機中流動的聚合物和熔體,壁附近的流體溫度可以與中心線處的流體溫度顯著不同(例如,10至30℃; 50至86°F)。通常,特種聚合物的管道直徑小于4英寸(101.6毫米),存在忘記足夠的浸入長度和中心線溫度測量的問題。獲得代表性中心線測量的最佳方法是將熱電偶套管插入面向流動的彎頭(下圖中的位置1)。
        如果熱電偶套管背向流動,則旋轉并與肘部分離,因為這會產生噪聲更大且代表性更低的測量(圖中的位置2)。成角度的插入(圖中的位置3)可以在垂直插入(圖中的位置4)上增加浸入長度,但是除非尖端延伸超過中心線,否則兩者所示的插入長度都太短。模鍛或階梯式熱電偶套管可通過減小尖端附近的直徑來減小浸入長度要求。
              應優化管道中熱電偶套管與熱交換器,靜態混合器或過熱降溫器出口之間的距離,以減少運輸延遲,同時將混合不良或兩相流引起的噪音降至最低。如果存在單相,湍流并且組合的流的粘度沒有很大差異,通常25個管直徑足以確保湍流充分混合。
              減溫器存在兩個階段,從冷卻水到夾套中的蒸汽的分流過渡,使用石灰氨作為用于由于閃蒸引起的pH控制的試劑以及何時涉及漿料。運輸延遲將隨著距離的增加而增加,從而增加了循環的死區時間。因此,在獲得足夠的混合以實現代表性的低噪聲測量和產生太多額外的死區時間之間存在折衷。通常,運輸延遲應小于PID復位時間設置的10%。
              對于減溫器,從出口到熱套管的距離取決于減溫器的性能,工藝條件和蒸汽速度。為了了解這種情況,從減溫器到第一個彎頭的管道長度有一些簡單的經驗法則,即直管道長度(SPL)和從減溫器出口到傳感器的總管道長度,稱為傳感器總量。長度(TSL)。
              對于外徑為?英寸(6.35 mm)傳感器護套的裸元件,浸入長度應至少為2.5英寸(63.5 mm)。這只是一個經驗法則。計算機程序可以計算誤差并對各種浸入長度和工藝條件進行疲勞分析。對于高速流和裸元件安裝,進行疲勞分析非常重要,因為振動失效的可能性隨著浸入長度的增加而增加。
              實際SPL和TSL值取決于蒸汽流量所需的水量,水和蒸汽之間的溫差,水溫,管道直徑,蒸汽速度,型號,類型等,并由軟件程序計算。SPL(英尺)=進口蒸汽速度(ft / s)x 0.1(秒停留時間)SPL(m)=進口蒸汽速度(m / s)x 0.1(秒停留時間)TSL(英尺)=進口蒸汽速度(ft) / s)x 0.2(秒停留時間)TSL(m)=進口蒸汽速度(m / s)x 0.2(秒停留時間)減溫器上游入口蒸汽速度的典型值范圍為25-350 ft / s (7.6至107米/秒)。
              低于25英尺/秒時,沒有足夠的動力來保持水懸浮在蒸汽流中。水往往會掉出來并從管道流到排水管。當發生這種情況時,水不再冷卻蒸汽,系統認為需要添加更多的水,這就解決了問題。問題還可包括管壁侵蝕和管壁中的高熱應力梯度(即,熱頂部和冷底部,其可能使管道破裂或使管道彎曲成蛋形橫截面)。目前的技術入口速度限制為350英尺/秒(107米/秒)。速度高于350英尺/秒會導致減溫器振動并損壞設備,使其破裂。
        熱套管結構
              熱套管的閥桿是插入過程流中的部件。莖可以是錐形,直的或階梯狀的。熱套管的性能隨其閥桿設計而變化。通常,錐形或階梯式閥桿提供更快的響應,產生更小的壓降,并且不易受傳導誤差和振動故障的影響。如果熱電偶套管壁的厚度和傳感元件的配合相同,則具有直桿的熱電偶套管具有最慢的時間響應,因為它們在尖端具有最多的材料(最大直徑)。
        帶有階梯桿的熱電偶套管具有最快的時間響應,因為它們在尖端具有最少的材料(最小直徑)。小直徑也導致最小的阻力。具有階梯式桿的熱電偶套管還提供尾流頻率(渦旋脫落)與固有頻率(由熱電偶套管本身的特性決定的振蕩速率)之間的最大間隔。如果喚醒頻率是熱電偶套管固有頻率的80%或更多,則可能發生共振和可能的損壞。通常,由于更復雜的制造工藝,具有錐形桿的熱電偶套管稍微更昂貴。
              注意:型鍛,階梯式和錐形熱電偶套管提供更快的響應速度,更低的壓降,以及與喚醒頻率共振引起的振動損壞的可能性更小。
              傳感器的尖端必須接觸熱電偶套管的底部。彈簧加載傳感器設計有助于確保這種情況,盡管安裝實踐和方向不同。傳感器的配合應盡可能緊密,以減小環形間隙,因為空氣充當絕緣體。對于草率擬合,傳感器滯后可以增加一個數量級。對于液體系統,額外的滯后有效地成為測量中的額外等效死區時間。
              注意:溫度傳感器的尖端必須接觸熱電偶套管的底部,并且必須緊密配合,以防止由于空氣的低導熱性而引入大的傳感器滯后。
              利用熱套管插入長度,位置,結構和配合的一般指導原則,確保傳感器能夠以較低的振動失效概率和最小的噪聲,延遲和滯后來查看實際過程溫度。
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