熱電偶和熱電阻插入深度知識(shí)問(wèn)答

現(xiàn)場(chǎng)使用的熱電偶和熱電阻插入深度對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確與否有很大影響。溫度傳感器插入深度需要從設(shè)計(jì)和溫度元件兩方面綜合考慮。

1、設(shè)計(jì)中怎樣計(jì)算熱電偶和熱電阻插入深度？
熱電偶和熱電阻較常見(jiàn)的安裝固定方式有螺紋、法蘭、活動(dòng)法蘭和無(wú)固定裝置四種類(lèi)型，不同安裝方式下溫度傳感器插入深度計(jì)算是這樣的： 
 

①固定螺紋安裝的溫度傳感器插入深度按照管道過(guò)半+溫度傳感器安裝凸臺(tái)尺寸+保溫層厚度計(jì)算。

◆熱電偶、熱電阻是外密封，考慮保溫層厚度是要保證安裝或拆卸方便且不會(huì)破壞保溫層結(jié)構(gòu)，溫度傳感器安裝凸臺(tái)比較常見(jiàn)的長(zhǎng)度是60mm和120mm兩種規(guī)格(也可以按照要求加工生產(chǎn))，保溫層厚度通常為120mm。
◆雙金屬溫度計(jì)是內(nèi)密封，計(jì)算插入深度的方法一樣，但溫度傳感器凸臺(tái)尺寸時(shí)應(yīng)減30mm(這與凸臺(tái)的結(jié)構(gòu)有關(guān)系，大家可了解溫度傳感器安裝凸臺(tái)尺寸及結(jié)構(gòu))。

②固定法蘭安裝的溫度傳感器插入深度按照管道過(guò)半+法蘭連接管尺寸+保溫層厚度計(jì)算。

③無(wú)固定裝置、活動(dòng)法蘭和活動(dòng)螺紋的溫度傳感器插入深度用戶需要調(diào)整，比如插入爐膛測(cè)溫的熱電偶，插入深度通常按照實(shí)際插入爐內(nèi)長(zhǎng)度+爐體厚度(含爐墻厚度和爐壁厚度)+保溫層厚度來(lái)計(jì)算。
 

2、計(jì)算熱電偶和熱電阻插入深度還需要考慮哪些問(wèn)題？
①不同測(cè)量介質(zhì)，溫度傳感器的插入深度不同
為了保證測(cè)量精度，要把溫度傳感器的敏感段全部插入到被測(cè)介質(zhì)中去。通常溫度傳感器所需的浸入長(zhǎng)度為：
◆測(cè)量氣體時(shí)，熱電偶應(yīng)大于95mm，熱電阻應(yīng)大于115mm。
◆測(cè)量液體時(shí)，熱電偶、熱電阻都應(yīng)大于46mm。
◆溫度傳感器總的插入深度為：溫度傳感器安裝凸臺(tái)+管壁厚度+浸入長(zhǎng)度。

②不同設(shè)備，由于安裝位置不同，溫度傳感器插入深度不同。
在設(shè)計(jì)中，我們往往采取以管道中心線為準(zhǔn)來(lái)計(jì)算溫度傳感器插入深度，這樣計(jì)算對(duì)于多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合是適用的，但對(duì)于大管徑、塔設(shè)備、爐膛等溫度測(cè)量，可能就還不一定適用了，一是可能造成浪費(fèi)，二是無(wú)法安裝固定。

比如對(duì)于一般塔設(shè)備的溫度測(cè)量，溫度傳感器水平安裝時(shí)，插入深度在300-400mm就行了，對(duì)于鍋爐爐膛的溫度測(cè)量，溫度傳感器大都是水平安裝，除去爐體耐火磚的厚度，熱電偶只需插入爐內(nèi)150mm就行了。

③不同管道口徑，由于流速不同，溫度傳感器插入深度不同
流體在管道中的流動(dòng)，由于流速不同，會(huì)形成層流和湍流兩種狀態(tài)，流體的流速在管道中心處最大，近管壁處最小。當(dāng)流速較小時(shí)，流體分層流動(dòng)，互不混合，稱為層流。逐漸增加流速，流體的流線開(kāi)始出現(xiàn)波浪狀的擺動(dòng)，擺動(dòng)的頻率及振幅隨流速的增加而增加，此種流線稱為過(guò)渡流；當(dāng)流速增加到很大時(shí)，流線不再清楚可辨，流場(chǎng)中有許多小漩渦，層流被破壞，相鄰流層間不但有滑動(dòng)，還有混合。這時(shí)的流體作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，有垂直于流管軸線方向的分速度產(chǎn)生，這種運(yùn)動(dòng)稱為湍流。

在湍流狀態(tài)，溫度傳感器只要穿過(guò)管壁處很薄的層流層，就可以測(cè)量到較均勻的介質(zhì)溫度變化。在層流狀態(tài)，上游溫度的變化首先在管道中心處感測(cè)到，然后才逐漸在管壁處感測(cè)到，在管道1/4處感測(cè)到的溫度變化與中心處相比，只是極短的延遲，由于這樣的原因，溫度傳感器的插入深度是不一定都從管道中心算起的，尤其是對(duì)于大口徑的管道，否則溫度傳感器很長(zhǎng)，一是增加投資，二是容易損壞。

溫度傳感器插入深度是從溫度傳感器自帶的固定安裝螺紋或法蘭下面計(jì)算的，假如管道上有一個(gè)安裝螺母座，螺母座高度是40mm，不管管道直徑多大，這個(gè)不能少。溫度傳感器感溫部分長(zhǎng)度大約是30mm，這一部分必須要在管道中心線上，所以，假設(shè)管道直徑500mm，那么溫度傳感器插入深度是：管道半徑250＋安裝螺母座40＋探頭部分30=320mm。

假如工藝上該管道長(zhǎng)期處于滿管狀態(tài)，而且管道直徑較大，那么就不必受這一規(guī)定約束，插入管道內(nèi)長(zhǎng)度等于或大于保護(hù)管直徑的10倍即可；假如有的管道有比較厚的保溫層，那么安裝螺母座的高度可能會(huì)更高。

如果工藝管道口徑過(guò)小(直徑小于80mm)安裝溫度傳感器時(shí)，應(yīng)制作溫度計(jì)擴(kuò)大管，這是小口徑管道為了滿足測(cè)溫需要做的變徑。
對(duì)熱電偶和熱電阻的安裝，應(yīng)注意有利于測(cè)溫準(zhǔn)確，安全可考及維修方便，而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作，要全部滿足以上要求。

在選擇對(duì)溫度傳感器阻的安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：
①為了使熱電偶和熱電阻的測(cè)量端與被測(cè)介質(zhì)之間有充分的熱交換，應(yīng)合理選擇測(cè)點(diǎn)位置，盡量避免在閥門(mén)、彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)溫度傳感器；
②帶有保護(hù)套管的熱電偶和熱電阻有傳熱和散熱損失，為了減少測(cè)量誤差，熱電偶和熱電阻應(yīng)該有足夠的插入深度；
◆對(duì)于測(cè)量管道中心流體溫度的熱電阻,一般都應(yīng)將其測(cè)量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝)，如被測(cè)流體的管道直徑是200毫米，那熱電阻插入深度應(yīng)選擇100毫米；
◆對(duì)于高溫高壓和高速流體的溫度測(cè)量(如主蒸汽溫度)，為了減小保護(hù)套對(duì)流體的阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂，可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式熱電阻，淺插式的熱電阻保護(hù)套管，其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm；熱套式熱電阻的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100mm；
◆假如需要測(cè)量是煙道內(nèi)煙氣的溫度，盡管煙道直徑為4m，熱電阻插入深度1m即可；
◆當(dāng)測(cè)量原件插入深度超過(guò)1m時(shí)，應(yīng)盡可能垂直安裝，或加裝支撐架和保護(hù)套管。

3、熱電偶和熱電阻拿到后怎么測(cè)量插入深度？
①固定螺紋安裝的熱電偶、熱電阻插入深度為螺紋尾部密封面到頂端的長(zhǎng)度(螺紋長(zhǎng)度也算上）；

②固定法蘭安裝的溫度傳感器插入深度為法蘭密封面到頂端的長(zhǎng)度(法蘭厚度不計(jì)算在內(nèi))；

③活動(dòng)螺紋或者活動(dòng)法蘭熱電偶和熱電阻，用戶在總長(zhǎng)范圍內(nèi)自己調(diào)整插入深度。

4、熱電偶和熱電阻插入深度與總長(zhǎng)有什么關(guān)系？
溫度傳感器總長(zhǎng)=溫度傳感器插入深度+后端長(zhǎng)度
①常規(guī)裝配式熱電偶和裝配式熱電阻總長(zhǎng)=插入深度+150mm(150mm是標(biāo)準(zhǔn)，也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝需要延長(zhǎng)或縮短)。
②特殊結(jié)構(gòu)熱電偶和熱電阻總長(zhǎng)=插入深度+廠家默認(rèn)結(jié)構(gòu)尺寸(這個(gè)尺寸沒(méi)有規(guī)范約束，以廠家產(chǎn)品技術(shù)資料為準(zhǔn))
③雙金屬溫度總長(zhǎng)=插入深度+后端長(zhǎng)度(沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)約束，以廠家產(chǎn)品技術(shù)資料為準(zhǔn))。

熱電偶、熱電阻和雙金屬溫度計(jì)在其本身質(zhì)量合格的情況下，規(guī)范的安裝操作也必不可少，想要測(cè)量結(jié)果盡量精確，誤差能降到最低，就一定要把握好關(guān)于熱電偶、熱電阻和雙金屬溫度計(jì)插入深度的問(wèn)題。