溫度檢測的必要性
化工生產(chǎn)是一個復雜的物理化學反應(yīng)過程,反應(yīng)進行的程度往往決定著產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量�;どa(chǎn)控制的重點就是控制反應(yīng)進行的程度,遺憾的是幾乎所有物質(zhì)反應(yīng)進行的深度都無法直接檢測,這給生產(chǎn)控制帶來了很大困難。經(jīng)過人類長期對物質(zhì)反應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn),物質(zhì)在進行物理化學反應(yīng)過程中會發(fā)生能量的交換和轉(zhuǎn)移,而能量的多少可以通過宏觀的物理量——溫度來表征,由此可以通過檢測溫度變化的方法來間接的得出物質(zhì)反應(yīng)進行的程度。以此來實現(xiàn)控制物質(zhì)反應(yīng)進行進程的目的,因此需要根據(jù)生產(chǎn)控制要求對裝置內(nèi)的物質(zhì)進行相應(yīng)的溫度檢測。
溫度檢測的滯后性
傳統(tǒng)的溫度檢測儀表是通過熱交換的原理把被測物體的熱量傳遞給檢測元件,在通過溫度檢測儀表系統(tǒng),把現(xiàn)實中的溫度物理量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電信號,進行軟件處理后得出相對應(yīng)的溫度值。這個過程需要消耗一定的時間,相對于信號線路傳輸和變送器儀表的信號處理,溫度檢測元件部分的熱交換過程消耗時間*多,導致溫度的檢測有一個明顯的時間滯后性。滯后的時間主要受熱交換過程的平衡狀態(tài)影響,溫度檢測元件自身的溫度與被測物質(zhì)的溫度相一致時熱交換處于一個平衡狀態(tài),隨著生產(chǎn)的進行物質(zhì)的溫度出現(xiàn)變化,此時溫度檢測元件受熱交換的影響也跟著變化。經(jīng)過一段時間后其溫度與物質(zhì)的溫度相同時,熱交換又達到一個新的平衡狀態(tài),這個過渡時間就是溫度檢測儀表的滯后時間。
通過流體力學可知,管道設(shè)備里的物質(zhì)溫度分布不均勻。受環(huán)境溫度的影響,設(shè)備管道內(nèi)部的流體普遍與環(huán)境溫度有一個差值,這個溫差導致物質(zhì)與環(huán)境存在著熱量交換,造成流體的溫度從設(shè)備管道中心線向外成梯度遞減。要想測量流體的真實溫度,溫度儀表的檢測元件部分必須能夠接觸到介質(zhì)的*高溫度處,管線測量要在中心線附近,塔器要深入到內(nèi)部一定距離。溫度檢測儀表測溫的時間滯后性加上物質(zhì)溫度分布不均勻?qū)е聹囟葴y量滯后和不準確,*終使溫度檢測儀表系統(tǒng)誤差較大,甚至無法滿足測量的要求。
溫度儀表的安裝形式
為提高溫度檢測儀表數(shù)值的準確性,減少溫度儀表的滯后時間,工業(yè)中使用的溫度檢測儀表普遍采用了插入管道設(shè)備內(nèi)部的方式進行測溫�;どa(chǎn)往往具有高溫、高壓、腐蝕等性質(zhì),為提高溫度檢測儀表的安全使用系數(shù),同時也為保護溫度檢測元件,工業(yè)中采用保護套管的模式進行安裝。溫度檢測儀表安裝到保護套套管內(nèi)部,保護套管插入到設(shè)備內(nèi)部,末端通過法蘭或者螺紋與工藝設(shè)備進行連接密封,這樣即可實現(xiàn)溫度測量的要求又能夠保護溫度檢測儀表,提高安全使用系數(shù),廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中。
工業(yè)使用溫度檢測儀表的安裝形式主要分管道和塔器兩種類型,管道安裝由于管線內(nèi)徑普遍較細,為提高測溫的準確性要求溫度檢測元件逆流方向或垂直管道安裝,塔器上溫度檢測元件使用垂直安裝方式。
WIKA溫度檢測儀表測溫元件,細長弱小,易受環(huán)境大氣中氣體水分的侵蝕,造成測溫元件老化,致使溫度儀表的測溫誤差變大精度降低。為加強溫度測溫元件的機械強度,提高使用壽命,現(xiàn)今普遍使用鎧裝模式來替代早前的裝配模式。溫度檢測儀表安裝在鎧裝護套管的內(nèi)部,中間的空隙使用導熱性能好、電阻率大、耐高溫材料填充而成,大大提高了溫度儀表的機械強度和使用壽命,已成為現(xiàn)在溫度儀表的標配模式。
熱電偶使用范圍
化工生產(chǎn)工藝四大參數(shù)中的壓力、流量、液位的檢測,儀表種類繁多形式多樣,可供選擇的空間很大。溫度檢測儀表種類卻很少,能夠遠傳的只有輻射式高溫計、熱電偶和熱電阻三種類型。輻射式高溫計適合用于運行溫度在1000度以上的高溫生產(chǎn)中,熱電阻通常用在低溫200度以下的環(huán)境中,只有熱電偶的測溫范圍較寬,可適應(yīng)于低中高大部分的化工生產(chǎn)中,因此在化工生產(chǎn)中測溫儀表大部分選用的是熱電偶溫度計。
WIKA熱電偶測溫原理
WIKA熱電偶溫度計是基于不同導體在同一個溫差范圍內(nèi)產(chǎn)生的電勢不同而研發(fā)出的一種溫差傳感器,其結(jié)構(gòu)形式是兩根不同材質(zhì)的導體,一端焊接在一起,作為溫度傳感元件的首端,另一端開口延伸到接線盒端子處,然后在經(jīng)過相同型號的補償導線電纜遠距離傳輸?shù)阶兯蛢x表或控制系統(tǒng)卡件上,二次儀表對傳輸來的熱電勢毫伏電壓信號進行冷端補償處理,把熱電偶的冷端補償?shù)搅銛z氏度,此時的熱電偶的溫差實質(zhì)上就是熱電偶的熱端所測得溫度,經(jīng)過二次儀表內(nèi)部軟件查表對照即可得知熱電偶傳感器熱端(首端)處的溫度值。由于熱電偶產(chǎn)生的毫伏電壓信號至于熱電偶的首末兩端的溫差有對應(yīng)關(guān)系,因此不用擔心電纜傳輸過程中的信號衰減現(xiàn)象�?垢蓴_能力強。根據(jù)不同材質(zhì)溫差熱電勢的差異可以制作出多種型號的熱電偶,適用于不同的溫差范圍測量,因此在工業(yè)中得到大量的應(yīng)用。
WIKA表面溫度計使用原因
在化工生產(chǎn)中,有一類特殊的設(shè)備,在制造過程中受使用物質(zhì)的高溫、高壓、有毒、腐蝕、易爆等特性影響,塔器側(cè)面不允許有過多的接口。除流體進出管線之外,只給儀表預(yù)留了很少的接口,甚至整個塔器表面都沒有儀表接口,施工安裝過程中更嚴禁隨意在塔器側(cè)面開孔安裝儀表。這種狀況決定了傳統(tǒng)的溫度檢測儀表安裝方式不在實用,而工藝生產(chǎn)又要求檢測塔器物質(zhì)的溫度,因此需要使用別的溫度檢測方式,表面溫度計應(yīng)運而生。
表面溫度計就是把溫度檢測儀表的感溫元件安裝在容器管道的外表面,檢測設(shè)備容器的表面溫度。雖然容器的表面溫度比容器內(nèi)物質(zhì)的溫度要低,但從容器的表面溫度也可大體推斷出設(shè)備容器內(nèi)部的物質(zhì)溫度,以此來判斷物質(zhì)反應(yīng)進行的程度,給生產(chǎn)控制提供數(shù)值參考。
這種通過測量設(shè)備容器表面溫度來獲知容器內(nèi)物質(zhì)溫度的方法,其數(shù)值精度比傳統(tǒng)的插入式溫度儀表要差,測溫誤差較大。為提高表面溫度檢測的精度,減少數(shù)值誤差,在進行表面溫度計安裝時要嚴格按照施工要求進行,安裝位置選擇時要考慮環(huán)境因素對測溫的影響,盡可能的提高表面溫度計測溫的準確性。
WIKA表面溫度計安裝注意要點
與普通溫度測量儀表一樣,表面溫度計也是利用熱交換原理來進行測溫的,因此在安裝過程中要*大程度的保證溫度測量探頭與容器器壁的接觸面積,盡可能減少熱量向環(huán)境外部傳導的損失。
一、 盡可能的提高熱電偶溫度儀表探頭與設(shè)備的熱交換面積,安裝要確保牢固,盡量減少熱電偶測溫探頭與器壁接觸面的縫隙,減少環(huán)境空氣對熱傳導的阻礙性。
二、 選擇合理的安裝地點,盡可能的避開風口和雨水易淋濕的地方,減少熱量損失,提高傳熱效率。傳感器安裝后要在外表面做好保溫措施,防止熱量損失。
三、溫度測溫儀表在從設(shè)備器壁到接線盒傳輸過程中要對裸露部分進行相應(yīng)的機械防護,防止外力造成損傷。
四、溫度測量儀表的長度要合適,盡可能的把
WIKA溫度接線盒以及變送器安裝在操作方便安全環(huán)境友好的地方,以方便使用維護維修工作。
總結(jié)
WIKA表面熱電偶溫度儀表與普通熱電偶沒有本質(zhì)的區(qū)別,因此維修排除故障的過程與普通的熱電偶處理手段相一致。WIKA表面熱電偶安裝結(jié)構(gòu)形式與普通熱電偶不同,普通熱電偶維修時可以從保護套管中抽出熱電偶進行故障排查,但表面熱電偶因為保溫以及器壁高溫輻射的影響,不能隨意的拆卸,因此在對表面熱電偶進行維修維護時不能生拉硬拽防止熱電偶損壞。安裝過程中要確保熱電偶測溫端與容器器壁接觸良好,防止熱量流失的外部保溫更要做好,只有這樣才能保證表面溫度儀表所測溫度的真實性。