安裝溫度傳感器以獲得zui佳響應(yīng)和精度
安裝溫度傳感器以獲得zui佳響應(yīng)和精度
熱套管長度
為zui大程度地減少傳導(dǎo)誤差（沿傳感器護套或熱套管壁從尖端到法蘭或接頭的熱損失誤差），浸入長度應(yīng)至少為裸元件的熱套管或傳感器護套直徑的 10 倍。因此，對于外徑為 2.54 厘米的熱套管，浸入長度應(yīng)為 25.4 厘米。
對于具有 6.35 毫米外徑傳感器護套的裸元件，浸入長度應(yīng)至少為 63.5 毫米。這只是一個經(jīng)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，進行疲勞分析很重要，因為振動失效的可能性隨著浸入長度的增加而增加。
熱套管位置
由于不完美的混合和壁效應(yīng)，過程溫度將隨著容器或管道中過程流體的位置而變化。對于在管道和擠出機中流動的聚合物和熔體等高粘性流體，壁附近的流體溫度可能與中心線處的流體溫度顯著不同（例如，10 到 30°C；50 到 86°F）。通常，特種聚合物管道的直徑小于 4 英寸（101.6 毫米），這會導(dǎo)致忘記足夠的浸入長度和中心線溫度測量的問題。獲得具有代表性的中心線測量值的zui佳方法是將熱套管插入面向流體的彎管中（下圖中的位置 1）。
如果熱套管背對流動，旋轉(zhuǎn)并與彎頭分離，可能會產(chǎn)生噪音更大且代表性較低的測量結(jié)果（圖中位置 2）。有角度的插入（圖中的位置 3）可以增加垂直插入（圖中的位置 4）的浸入長度，但顯示的插入長度太短，除非尖端延伸超過中心線。型鍛或階梯式熱套管可以通過減小尖端附近的直徑來減少浸入長度要求。
應(yīng)優(yōu)化管道中熱電偶套管與熱交換器、靜態(tài)混合器或減溫器出口的距離，以減少運輸延遲，同時zui大限度地減少混合不良或兩相流引起的噪音。通常，如果存在單相、湍流且混合流的粘度沒有很大差異，則 25 倍的管徑就足以確保從湍流中充分混合。
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，使用石灰氨作為因閃蒸引起的 pH 控制試劑以及每當涉及漿液時。傳輸延遲會隨著距離的增加而增加，給回路增加更多的死區(qū)時間。因此，在獲得足夠的混合以實現(xiàn)具有代表性的低噪聲測量和產(chǎn)生過多的額外死區(qū)時間之間存在折衷。一般情況下，傳輸延遲應(yīng)小于PID 復(fù)位時間設(shè)置的10%。
提示：通常，設(shè)備出口和溫度傳感器之間 25 倍管徑的距離足以提供單相流體的相對均勻的溫度分布。不同相（例如液體中的氣泡或固體以及蒸汽中的液滴）和高粘度流體的存在將需要更長的距離。對于減溫器，出口到熱電偶套管的距離取決于減溫器的性能、過程條件和蒸汽速度。為了感受這種情況，從減溫器到第一個彎頭的管道長度（稱為直管長度 (SPL)）和從減溫器出口到傳感器的總管道長度（稱為傳感器總長度）有一些簡單的經(jīng)驗法則。長度 (TSL)。
熱電偶套管長度、位置和結(jié)構(gòu)的選擇決定了溫度測量值是否能代表過程、觀察到多少過程噪聲、引入多少延遲和錯誤以及潛在故障率。這篇文章提供了一般指導(dǎo)。有關(guān)更多詳細信息，包括用于預(yù)測八個測量誤差源的方程式，請參閱 ISA 書籍高級溫度測量和控制，第二版。
對于具有 6.35 毫米外徑傳感器護套的裸元件，浸入長度應(yīng)至少為 63.5 毫米。這只是一個經(jīng)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，進行疲勞分析很重要，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 值取決于相對于蒸汽流速、水和蒸汽之間的溫差、水溫、管徑、蒸汽速度、型號、類型等所需的水量，并由軟件程序計算. SPL（英尺）= 入口蒸汽速度（英尺/秒）x 0.1（秒停留時間） SPL（米）= 入口蒸汽速度（米/秒）x 0.1（秒停留時間） TSL（英尺）= 入口蒸汽速度（英尺） /s) x 0.2（秒停留時間）TSL (m) = 入口蒸汽速度 (m/s) x 0.2（秒停留時間） 入口蒸汽速度的典型值，過熱器上游的范圍為 25–350 ft/s （7.6 至 107 m/秒）。
低于 25 英尺/秒，沒有足夠的動力來保持水懸浮在蒸汽流中。水往往會掉出來并順著管道流到下水道。當這種情況發(fā)生時，水不再冷卻蒸汽，系統(tǒng)認為它需要添加更多的水，這使問題更加復(fù)雜。問題還可能包括管壁腐蝕和管壁中的高熱應(yīng)力梯度（即頂部熱和底部冷，這會使焊縫破裂或使管道翹曲成蛋形橫截面）。當前技術(shù)的入口速度限制為 350 英尺/秒（107 米/秒）。高于 350 ft/s 的速度會導(dǎo)致減溫器振動并將設(shè)備損壞到破裂的程度。
熱套管結(jié)構(gòu)
熱電偶套管的桿是插入過程流中的部件。莖可以是錐形的、直的或階梯狀的。維連熱套管的性能因閥桿設(shè)計而異。通常，錐形或階梯狀閥桿提供更快的響應(yīng)，產(chǎn)生更少的壓降，并且不易受傳導(dǎo)錯誤和振動故障的影響。如果熱套管壁的厚度和傳感元件的配合相同，則帶有直桿的熱套管的時間響應(yīng)zui慢，因為它們在尖端（直徑zui大）處擁有zui多的材料。
帶有階梯式閥桿的熱套管具有zui快的時間響應(yīng)，因為它們在尖端（直徑zui小）處擁有的材料zui少。小直徑也導(dǎo)致zui小的阻力。帶有階梯式桿的熱套管還提供尾流頻率（渦旋脫落）和自然頻率（由熱套管本身的屬性決定的振蕩率）之間的zui大間隔。如果尾流頻率是熱套管固有頻率的 80% 或更多，則可能會發(fā)生共振并可能發(fā)生損壞。通常，由于更復(fù)雜的制造過程，帶有錐形桿的熱套管略貴。
提示：型鍛、階梯式和錐形熱套管提供更快的響應(yīng)、更低的壓降以及更小的因與尾流頻率共振而造成振動損壞的可能性。
傳感器的尖端必須接觸熱套管的底部。盡管安裝實踐和方向不同，但彈簧加載傳感器設(shè)計有助于確保這種情況。由于空氣充當絕緣體，因此傳感器的配合應(yīng)盡可能緊密以減少環(huán)形間隙。對于馬虎擬合，傳感器滯后可能會增加一個數(shù)量級。對于液體系統(tǒng)，額外的滯后實際上成為測量中額外的等效死區(qū)時間。
提示：維連溫度傳感器的尖端必須接觸熱套管的底部，并且必須緊密配合，以防止由于空氣的低導(dǎo)熱性而引入大的傳感器滯后。
利用有關(guān)熱套管插入長度、位置、結(jié)構(gòu)和配合的一般準則，確保傳感器看到實際過程溫度，振動故障概率低，噪音、延遲和滯后zui小。
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