Thread Content
Глубина введения термопар, терморезисторов и биметаллических термометров, используемых на месте, оказывает значительное влияние на точность результатов измерений. Глубина введения датчика температуры должна определяться с учетом как конструкции, так и характеристик самого датчика. 1. Как в проектировании рассчитывается глубина введения термопар, терморезисторов и биметаллических термометров? Наиболее распространенными способами крепления термопар, терморезисторов и биметаллических датчиков температуры являются использование резьбы, фланцев, подвижных фланцев и отсутствие каких-либо крепежных устройств. Расчет глубины вставки датчика температуры при разных способах крепления производится следующим образом: http://yunrun.com.cn/upload/201908/02/201908022358537818.png. Более подробную информацию можно найти на сайте yunrun.com.cn/tech/2658.html. ① Глубина вставки датчика температуры, закрепленного с помощью резьбы, рассчитывается как половина диаметра трубы плюс размер выступа, предназначенного для крепления датчика, плюс толщина изоляционного слоя. У термопар и терморезисторов имеется внешняя герметизация; учет толщины изоляционного слоя необходим для обеспечения удобства монтажа и демонтажа, а также для предотвращения повреждения структуры изоляционного слоя. Распространенными длинами выступов для крепления датчиков являются 60 мм и 120 мм (также возможна изготовка датчиков по индивидуальным требованиям). Обычная толщина изоляционного слоя составляет 120 мм. ◆Двухметаллические термометры имеют внутреннюю герметизацию; способ расчета глубины введения остается прежним. Однако при определении размеров выступа температурного датчика необходимо учитывать снижение на 30 мм (это связано со структурой самого выступа; для получения информации о размерах и структуре выступа температурного датчика можно посмотреть информацию в Яндексе). ② Глубина введения температурного датчика, установленного с помощью фиксированной фланцевой муфты, рассчитывается как половина длины трубопровода плюс размеры фланцевой муфты плюс толщина изоляционного слоя. ③ В случае температурных датчиков без фиксирующих устройств, с подвижными фланцами или подвижными резьбовыми соединениями, глубину введения необходимо корректировать самостоятельно. Например, для термопар, используемых для измерения температуры внутри печи, глубина введения обычно рассчитывается как фактическая длина введения в печь плюс толщина корпуса печи (включая толщину стенок печи) плюс толщина изоляционного слоя. 2. Какие ещё факторы необходимо учитывать при расчёте глубины введения термопар, терморезисторов и биметаллических термометров? ①В зависимости от среды измерения различается глубина погружения датчика температуры. Для обеспечения точности измерений необходимо полностью погрузить чувствительную часть датчика температуры в исследуемую среду. Обычно требуемая длина погружения датчика температуры составляет: ◆ при измерении газа термопара должна находиться на глубине более 95 мм, а терморезисторы и биметаллические термометры — на глубине более 115 мм. ◆При измерении жидкостей термопары, терморезисторы и биметаллические термометры должны иметь длину более 46 мм. ◆Общая глубина вставки датчика температуры составляет: выступ для монтажа датчика температуры + толщина стенки трубы + длина погружения. ②У разных устройств глубина введения датчика температуры различается из-за разного места установки. При проектировании мы часто используем центральную линию трубы в качестве ориентира для расчета глубины установки датчика температуры. Такой подход подходит для большинства случаев применения, однако при измерении температуры в трубах большого диаметра, в башенных устройствах, в печах и т. п. он может оказаться неэффективным: во-первых, это может привести к расточительству, а во-вторых, сделает невозможной надежную фиксацию датчика. Например, при измерении температуры в обычных башенных устройствах, когда датчик температуры устанавливается горизонтально, достаточно его вставить на глубину 300–400 мм. При измерении температуры в камере котла датчики также обычно устанавливаются горизонтально; за вычетом толщины огнеупорных кирпичей корпуса котла, термопаре достаточно проникнуть внутрь котла на глубину 150 мм. ③У труб разного диаметра глубина введения датчика температуры различается из-за разной скорости потока. При движении жидкости в трубе в зависимости от скорости потока может возникать либо ламинарный, либо турбулентный режим. Скорость потока жидкости наибольшая в центре трубы и наименьшая у стенок трубы. При небольшой скорости потока жидкость течет слоями, не смешиваясь, что называется ламинарным течением. По мере увеличения скорости потока линии потока начинают колебаться волнообразно. Частота и амплитуда этих колебаний увеличиваются по мере роста скорости потока. Такие линии потока называются переходными потоками ； Когда скорость потока становится очень высокой, линии потока больше не являются четко различимыми; в потоке образуется множество мелких вихрей. Ламинарный поток нарушается, и между соседними слоями потока происходит не только скольжение, но и смешивание. В этот момент жидкость движется нерегулярно, возникают скорости, перпендикулярные оси потоковой трубки; такое движение называется турбулентностью. В состоянии турбулентности датчик температуры может измерять более равномерные изменения температуры среды, если он проникает лишь через тонкий слой ламинарного потока у стенки трубы. В режиме ламинарного течения изменения температуры в верхней части трубопровода сначала ощущаются в центре трубы, а затем постепенно — у её стенок. Задержка во времени, с которой изменения температуры ощущаются на расстоянии 1/4 длины трубы, минимальна по сравнению с центром. По этой причине глубина размещения датчика температуры не обязательно должна быть измерена от центра трубы, особенно в случае труб большого диаметра. В противном случае датчик будет слишком длинным, что приведёт к увеличению затрат и повышенной вероятности его повреждения. Глубина ввода датчика температуры рассчитывается от уровня резьбы или фланца для крепления, имеющихся на самом датчике. Если на трубе есть кронштейн для гайки, высота этого кронштейна составляет 40 мм, и это значение не может быть изменено, независимо от диаметра трубы. Длина части датчика температуры, ответственной за измерение температуры, составляет примерно 30 мм. Эта часть должна находиться на центральной линии трубы. Следовательно, если диаметр трубы составляет 500 мм, то глубина вставки датчика температуры будет равна: радиус трубы 250 мм + расстояние до основания гайки 40 мм + длина самого датчика 30 мм = 320 мм. Если с технической точки зрения трубопровод на протяжении длительного времени находится в состоянии полной заполненности, и при этом диаметр трубопровода велик, то нет необходимости соблюдать это требование; достаточно, чтобы длина элемента, вставляемого в трубопровод, была равна или превышала в 10 раз диаметр защитной трубы ； Если у некоторых труб имеется довольно толстый изоляционный слой, то высота места крепления гайки может быть выше. Если диаметр технологической трубы слишком мал (менее 80 мм), при установке датчика температуры необходимо изготовить увеличивающую трубку, что представляет собой изменение диаметра в трубах малого диаметра для обеспечения возможности измерения температуры. При монтаже термопар и терморезисторов необходимо учитывать факторы, способствующие точному измерению температуры, обеспечению безопасности и удобству технического обслуживания, а также то, чтобы это не мешало работе оборудования и производственным процессам. Все вышеуказанные требования должны быть соблюдены. При выборе места установки и глубины введения датчика температуры необходимо учитывать следующие моменты: ① Для обеспечения эффективного теплообмена между измерительным концом термопары или терморезистора и исследуемой средой следует правильно выбирать место установки датчика. Следует избегать установки датчиков температуры рядом с клапанами, изгибами труб, а также в тех местах трубопроводов и оборудования, где трудно добраться до поверхности для измерений ； ②Термопары и терморезисторы с защитными оболочками имеют потери тепла при передаче и рассеивании теплоты. Чтобы снизить погрешности измерений, термопары и терморезисторы должны иметь достаточную глубину введения: ◆ Для терморезисторов, предназначенных для измерения температуры жидкости в центре трубопровода, их измерительный конец следует вводить в центр трубопровода (при вертикальной или наклонной установке). Если диаметр трубопровода составляет 200 миллиметров, то глубина введения терморезистора должна составлять 100 миллиметров ； ◆Для измерения температуры жидкостей при высоких температурах, высоком давлении и высокой скорости потока (например, температуры главного пара), с целью снижения сопротивления, оказываемого защитной оболочкой на жидкость, а также для предотвращения её разрушения под действием жидкости, можно использовать защитные трубки с небольшой глубиной введения или термопары в теплозащитных кожухах. Глубина введения защитного кожуха термопары в трубопровод с главным паром должна быть не менее 75 мм ； Стандартная глубина вставки термопротивника с термооболочкой составляет 100 мм ； ◆Если необходимо измерить температуру дымовых газов в дымоходе, то при диаметре дымохода 4 м достаточно установить терморезистор на глубине 1 м ； ◆Когда глубина вставки исходного изделия превышает 1 м, его следует устанавливать как можно более вертикально или использовать опорные конструкции и защитные чехлы. 3. Как определить глубину введения термопар, терморезисторов и биметаллических термометров после их получения? ①Глубина вставки термопар и терморезисторов с фиксированными резьбовыми креплениями составляет расстояние от герметичной поверхности на конце резьбы до её верхней части (учитывается также длина самой резьбы) ； http://yunrun.com.cn/upload/201908/02/201908022229468499.png ② Глубина введения биметаллического термометра — это расстояние от поверхности уплотнения на верхнем конце резьбы до самого верха (длина резьбы не учитывается) ； http://yunrun.com.cn/upload/201908/02/201908022249481986.png ③ Глубина вставки датчика температуры, установленного на фиксированной фланцевой монтажной платформе, равна длине от поверхности уплотнения фланца до его верхнего края (толщина фланца не учитывается) ； http://yunrun.com.cn/upload/201908/02/201908022242242520.png ④ Термопары и терморезисторы с подвижной резьбой или подвижным фланцем, позволяющие пользователю самостоятельно регулировать глубину вставки в пределах общей длины. 4. Какова связь между глубиной введения термопар, терморезисторов и биметаллических термометров и их общей длиной? Общая длина датчика температуры = глубина введения датчика + длина задней части. ① Для обычных термоэлектрических и термопротивных датчиков общая длина составляет = глубина введения + 150 мм (150 мм является стандартным значением; его можно увеличить или уменьшить в зависимости от требований монтажа). ②Общая длина термоэлектрических и термопротивных элементов с особой конструкцией = глубина введения + стандартные размеры конструкции, установленные производителем (для этих размеров нет никаких стандартных ограничений; следует руководствоваться технической документацией производителя). ③ Общая длина биметаллических термометров = глубина введения + длина задней части устройства (также нет стандартных ограничений; следует руководствоваться технической документацией производителя). При наличии достойного качества самих термопар, терморезисторов и биметаллических термометров не менее важными являются правильные методы их установки. Чтобы получить максимально точные результаты измерений и свести ошибки к минимуму, необходимо правильно определить глубину введения термопар, терморезисторов и биметаллических термометров.