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          水管溫度傳感器怎么安裝,以獲得最佳響應和精度?

          發表時間:2021-07-22 16:08【 閱讀量:-

            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的性能不佳。在這里,我們專注于最佳實踐,以充分利用傳感器的固有功能。在另一篇文章中,我計劃提供有關傳感器信號和控制室通信的指導,以提供最佳的整體安裝。


            一、熱套管長度


            為了最大限度地減少傳導誤差(沿傳感器護套或熱套管從尖端到法蘭或接頭的熱損失誤差),浸入長度應至少為裸組件的熱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)的熱套管,浸入長度應為10英寸(25.4厘米)。


            對于具有¼英寸(6.35毫米)外徑傳感器護套的裸露組件,浸入長度應至少為2.5英寸(63.5毫米)。這只是一個經驗法則。計算機程序可以計算誤差并在各種浸入長度和工藝條件下進行疲勞分析。對于高速流動和裸組件安裝,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。


            二、熱套管位置


            由于不完美的混合和壁效應,過程溫度會隨著過程流體在容器或管道中的位置而變化。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,靠近壁面的流體溫度可能與中心線處流體的溫度有顯著差異(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),這會導致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值的最佳方法是將熱套管插入面向流體的彎頭(下圖中的位置1)。


            如果熱套管回流、旋轉并與彎頭分離,則可能會產生噪聲較大且代表性較差的測量結果(圖中的位置2)。傾斜插入(圖中位置3)可以增加垂直插入(圖中位置4)的浸入長度,但顯示的插入長度太短,除非尖端超出中心線。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。

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            應優化管道中的熱電偶套管與換熱器、靜態混合器或減溫器出口之間的距離,以減少運輸延遲并盡量減少混合不良或兩相流引起的噪音。一般情況下,如果是單相,湍流和混合流的粘度差別不大,25倍的管徑就足以保證來自湍流的充分混合。


            減溫器有兩個階段,從冷卻水到夾套中的蒸汽的分流過渡,由于閃蒸而使用石灰氨作為pH控制劑,以及當它涉及漿液時。傳輸延遲會隨著距離的增加而增加,從而為環路增加更多的死區時間。因此,在獲得足夠的混合以實現具有代表性的低噪聲測量與產生過多的額外死區時間之間存在權衡。一般情況下,傳輸延遲應小于PID復位時間設置的10%。


            洞察:一般情況下,設備出口與溫度傳感器之間25管徑的距離足以提供單相流體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(稱為管道總長度)。傳感器)有一些簡單的經驗法則。長度(TSL)。


            熱套管長度、位置和結構的選擇決定了溫度測量值是否代表過程、看到多少過程噪聲、引入多少延遲和錯誤以及潛在故障率。本文提供了一般指導。有關更多詳細信息,包括用于預測八個測量誤差來源的方程式。


            對于具有¼英寸(6.35毫米)外徑傳感器護套的裸露組件,浸入長度應至少為2.5英寸(63.5毫米)。這只是一個經驗法則。計算機程序可以計算誤差并在各種浸入長度和工藝條件下進行疲勞分析。對于高速流動和裸組件安裝,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。


            實際的SPL和TSL值取決于相對于蒸汽流量所需的水量、水與蒸汽的溫差、水溫、管徑、蒸汽速度、型號、類型等,計算公式為軟件程序。SPL(英尺)=入口蒸汽速度(英尺/秒)x 0.1(第二停留時間)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(第二停留時間)TSL(m)=入口蒸汽速度(m/s)x 0.2(第二停留時間)入口蒸汽速度典型值,過熱器上游范圍為25-350英尺/秒(7.6到107米/秒)。


            低于每秒25英尺,沒有足夠的動力來保持水懸浮在蒸汽流中。水往往會掉出來并沿著管道流到下水道。當這種情況發生時,水不再冷卻蒸汽,系統認為它需要添加更多的水,這使問題更加復雜。問題還可能包括管壁腐蝕和管壁的高熱應力梯度(即頂部熱而底部冷,這會使焊縫破裂或使管道翹曲成蛋形橫截面)。當前技術的進入速度限制為每秒350英尺(每秒107米)。高于350 ft/s的速度將導致減溫器振動并將設備損壞到破裂點。


            三、熱套管結構


            熱電偶套管的桿是插入到工藝流程中的部件。莖可以是錐形的、直的或階梯狀的。熱套管的性能因閥桿設計而異。通常,錐形或階梯式閥桿提供更快的響應,產生更少的壓降,并且不易受到傳導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最慢,因為它們尖端處的材料最多(直徑最大)。


            帶有階梯式閥桿的熱套管具有最快的時間響應,因為它們尖端處的材料最少(直徑最?。?。小直徑也導致最小的阻力。帶有階梯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)之間的最大間隔。如果尾流頻率是熱套管自然頻率的80%或更多,則可能會發生共振并可能導致損壞。通常,由于更復雜的制造工藝,帶有錐形桿的熱套管略貴。


            見解:型鍛、階梯式和錐形熱套管可提供更快的響應、更低的壓降以及由于與尾流頻率共振而導致振動損壞的可能性更小。


            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計有助于確保這一點。由于空氣充當絕緣體,傳感器的配合應盡可能緊密以減少環形間隙。對于草率擬合,傳感器滯后可能會增加一個數量級。對于液體系統,額外的滯后實際上成為測量中額外的等效死區時間。


            洞察:溫度傳感器的尖端必須接觸熱套管的底部,并且必須緊密貼合,以防止由于空氣的低導熱性而引入大的傳感器滯后。


            使用關于熱套管插入長度、位置、結構和配合的通用指南,確保傳感器看到實際過程溫度,振動故障的概率低,并且噪音、延遲和滯后最小。

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