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閱讀：107發(fā)布時(shí)間：2025-1-26
測量位置如何限度提高溫度傳感器靈敏度與信噪比
我們發(fā)現(xiàn)防止 pH 電極結(jié)垢的方法是將其安裝在流速為 5 到 7 fps 的管道中時(shí)，我們開始意識到測量位置的重要性，從而防止響應(yīng)速度通常下降 100 倍。僅由幾毫米的涂層造成。更高的速度還使電極在清潔時(shí)響應(yīng)更快。將電極放入容器的傳統(tǒng)觀點(diǎn)在幾個(gè)方面被證明是錯(cuò)誤的。即使是度攪動的容器中的速度也僅為 1 fps，導(dǎo)致響應(yīng)緩慢并且需要更頻繁地移除電極。此外，從使用中的容器中取出電極比從可隔離的再循環(huán)管線中取出更成問題。
我們還發(fā)現(xiàn)安裝離靜態(tài)混合器出口太近的 pH 電極噪音太大。將電極向下游移動 25 個(gè)管徑使世界變得不同。由于額外的傳輸延遲（9 英尺 4 英寸管道，6 fps），回路死區(qū)時(shí)間僅增加了 1.5 秒。噪聲的降低使我們能使用更小的濾波時(shí)間，從而使實(shí)際的總環(huán)路死區(qū)時(shí)間更短。
相同的原則適用于熱電偶套管，但效果不那么顯著。較高的速度會降低結(jié)垢率并減少測量滯后，這是傳熱系數(shù)增加的結(jié)果。（溫度傳感器和熱電偶套管內(nèi)徑之間的環(huán)形間隙（氣隙）比速度影響更大。）熱電偶套管還應(yīng)位于熱交換器下游約 25 倍管徑處，以允許來自管子的流體混合.
液體流中的氣泡和氣流中的液滴在撞擊溫度傳感器時(shí)會產(chǎn)生噪音。生物反應(yīng)器和化學(xué)反應(yīng)器中的空氣、氧氣和二氧化碳噴霧器產(chǎn)生的氣泡會導(dǎo)致溶解氧和 pH 信號變得嘈雜。減溫器出口處的水滴會導(dǎo)致溫度測量產(chǎn)生噪音。靜態(tài)混合器出口處的氨氣泡會導(dǎo)致 pH 測量產(chǎn)生噪音。
電極或熱電偶套管的應(yīng)靠近管道中心線，因?yàn)闇囟群统煞蛛S管道橫截面而變化。對于高粘性流體，誤差很明顯。我們發(fā)現(xiàn)，由于聚合物的高粘度和 98% 硫酸的影響，擠出機(jī)出口的溫度測量和帶有硫酸試劑的靜態(tài)混合器出口的 pH 值測量對溫度傳感器的插入深度特別敏感.
差壓水頭計(jì)和渦流計(jì)應(yīng)位于速度分布均勻、流動湍流且存在單相的地方——或者管道設(shè)計(jì)人員告訴您的任何地方（開玩笑）。
概念：溫度傳感器位置應(yīng)提供足夠的停留時(shí)間和混合，以確保單相和均勻的混合物。該位置應(yīng)盡量減少注射點(diǎn)和溫度傳感器之間的體積，以限度地減少延遲。對于差壓頭和渦流計(jì)，需要一致的速度分布。最重要的是，該位置必須對過程兩個(gè)方向的變化敏感。
細(xì)節(jié)：限度地檢測過程中因干擾和設(shè)定點(diǎn)變化而發(fā)生的變化。對于成分、pH 值和溫度，選擇在兩個(gè)方向上顯示變化的位置，以實(shí)現(xiàn)受控流量與進(jìn)料流量之比的正負(fù)變化，意識到存在橫截面和縱向溫度和濃度分布管道和設(shè)備。對于蒸餾塔，溫度計(jì)套管的位置是溫度變化的塔板，以增加或減少回流與餾出物的比率或蒸汽與餾出物的比率。溫度或 pH 溫度傳感器和分析儀采樣頭應(yīng)靠近管道的中心，并應(yīng)延伸穿過設(shè)備壁。通常需要在多個(gè)縱向距離上跨越流化床的一系列溫度傳感器，
熱套管的插入長度應(yīng)大于熱套管直徑的 5 倍，以限度地減少熱傳導(dǎo)引起的熱傳導(dǎo)誤差，該誤差是沿和過程連接之間的熱套管壁進(jìn)行的熱傳導(dǎo)。為防止管道中的尾流頻率引起振動失效，應(yīng)使用制造商提供的程序?qū)υ试S的長度進(jìn)行計(jì)算。具有良好混合和單相的位置將限度地減少測量溫度和濃度的波動以及由液體中的氣泡或固體和氣體中的液滴撞擊溫度或 pH 溫度傳感器或進(jìn)入分析儀的樣品管線或進(jìn)入壓力脈沖管線引起的破壞和水平測量。高速氣流和熔爐中的壓力探頭必須設(shè)計(jì)成使動量和真空效應(yīng)最小化。溫度傳感器和樣品探針不應(yīng)安裝在泵吸入口上，而應(yīng)安裝在過濾器的下游。通過減少運(yùn)輸延遲和提高速度，限度地減少溫度傳感器死區(qū)時(shí)間和滯后。
管道或采樣管線中的傳輸延遲是體積除以流速或距離除以速度。溫度和 pH 溫度傳感器的滯后時(shí)間分別隨著傳熱系數(shù)和傳質(zhì)系數(shù)的增加而隨著速度的增加而減少。污垢也隨著速度的增加而減少。
注意事項(xiàng)：擋板后面或攪拌容器表面或底部附近或在線設(shè)備出口處的材料體積可能未充分混合。填充和流化床設(shè)備可能因流道而具有不均勻的成分和溫度分布。振動分析程序可能只關(guān)注熱套管故障，而不會預(yù)測 RTD 故障。使用氫氧化鈣（石灰）或作為試劑似乎具有成本效益，除非您考慮到控制不良和固體進(jìn)入下游的成本。
例外情況：由于高度或障礙物，位置可能無法訪問或維護(hù)。
洞察力：測量位置可限度地提高溫度傳感器靈敏度并限度地提高信噪比并限度地縮短死區(qū)時(shí)間。
經(jīng)驗(yàn)法則：找到一個(gè)對過程變化敏感的位置，在那里流體具有均勻的混合物和單相，并且溫度傳感器滯后和傳輸延遲最小。
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