鎧裝多點(diǎn)熱電偶是在同一根或分別多根鎧裝熱電偶元件通過(guò)特殊匯流或共用鎧裝外殼結(jié)構(gòu),將兩個(gè)以上測(cè)溫結(jié)點(diǎn)(熱點(diǎn))分布在不同軸向位置或徑向位置,共用一臺(tái)顯示/變送設(shè)備進(jìn)行多點(diǎn)溫度采集的測(cè)溫元件。該元件廣泛用于大型反應(yīng)器、合成塔、轉(zhuǎn)化爐、儲(chǔ)罐及電站鍋爐筒體壁溫監(jiān)測(cè),可在單根插入孔中獲取沿深度方向的溫度分布剖面,減少開孔數(shù)量、降低密封點(diǎn)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

鎧裝多點(diǎn)熱電偶基于塞貝克效應(yīng)——兩種不同成份的偶絲焊接形成測(cè)溫端,受熱時(shí)產(chǎn)生與溫度相關(guān)的熱電動(dòng)勢(shì)(Thermo EMF, ΔE=α·ΔT,α為塞貝克系數(shù)),參考端接補(bǔ)償導(dǎo)線至顯示儀表或溫度變送器,儀表根據(jù)分度表將毫伏值轉(zhuǎn)換為溫度值。多點(diǎn)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式常見兩種:
1. 分立鎧裝束絞結(jié)構(gòu):數(shù)根獨(dú)立成品鎧裝熱電偶(如Φ3 mm、Φ5 mm單支)按不同剝露出長(zhǎng)度(如距頂端200 mm、600 mm、1000 mm……)剝?nèi)ネ庾o(hù)管露出偶絲焊接成測(cè)量結(jié)點(diǎn),然后多根束在一起置入大直徑外套管(或僅用不銹鋼綁帶捆扎),尾部各自或經(jīng)匯流塊分別引至接線端子。各點(diǎn)溫度獨(dú)立可測(cè)。
2. 共護(hù)套多芯結(jié)構(gòu):一根大直徑鎧裝管(Φ6~Φ12 mm)內(nèi)封裝多對(duì)偶絲(K型常用K?/K?雙對(duì)或多對(duì)),在預(yù)定位置磨削或鉆孔露出偶絲對(duì)并焊接結(jié)點(diǎn)(絕緣型不接護(hù)套,接殼型焊于護(hù)套內(nèi)壁),其余段偶絲繼續(xù)受MgO絕緣保護(hù),最末端按偶對(duì)數(shù)分出補(bǔ)償導(dǎo)線。此種結(jié)構(gòu)緊湊、單孔插入可得軸向溫度梯度。
氧化鎂絕緣保證偶絲間及對(duì)地絕緣電阻在高溫下仍>100 MΩ(常溫常>500 MΩ),金屬護(hù)套兼作機(jī)械保護(hù)并可接地屏蔽抗電磁干擾。測(cè)溫端形式分:
l 絕緣型:偶絲焊點(diǎn)懸空不與護(hù)套接觸,測(cè)介質(zhì)真實(shí)溫度,響應(yīng)稍慢;
l 接殼型:焊點(diǎn)與護(hù)套內(nèi)壁熔接,熱響應(yīng)快但引入護(hù)套溫度且若護(hù)套帶電有干擾風(fēng)險(xiǎn);
l 露端型:偶絲突出護(hù)套外,響應(yīng)最快但易損,少用多點(diǎn)結(jié)構(gòu)。
顯示儀表需做冷端補(bǔ)償將參考端溫度疊加修正,最終溫度 T=f(Emf)+T\_ref。
在選購(gòu)鎧裝多點(diǎn)熱電偶時(shí),應(yīng)結(jié)合工況溫度、測(cè)點(diǎn)位置分布及過(guò)程連接方式重點(diǎn)明確:
l 熱電偶分度號(hào)與精度等級(jí):常用K型(-200~1200℃部分段,NiCr?NiSi)廣,高溫場(chǎng)合選S型(PtRh10?Pt,0~1600℃)或N型(抗氧化優(yōu)于K);精度按IEC 60584 Class 1(±1.5℃或±0.4%|t|取大)或Class 2,高溫計(jì)量選Class 1。
l 測(cè)點(diǎn)數(shù)量與軸向位置:明確所需測(cè)溫點(diǎn)數(shù)(2~12點(diǎn)常見)及各點(diǎn)距插入端距離(須考慮死區(qū)——頂端通常留10~20 mm無(wú)測(cè)量點(diǎn)為密封端),繪制草圖標(biāo)注尺寸,廠家據(jù)此定制剝出結(jié)點(diǎn)。
l 鎧裝外徑與材質(zhì):?jiǎn)沃фz裝外徑Φ3/Φ4/Φ5/Φ6 mm常見,束絞式外套可選Φ8~Φ16 mm或僅綁扎無(wú)固定外管;護(hù)套材質(zhì)——304/316L不銹鋼(≤600℃一般)、Inconel 600/625(≤900~1000℃耐腐蝕抗氧化)、哈氏合金(強(qiáng)腐蝕);注意與介質(zhì)化學(xué)相容性。
l 結(jié)點(diǎn)形式(絕緣/接殼):一般推薦絕緣型(測(cè)流體/固體真實(shí)溫度),流動(dòng)快且護(hù)套薄可選接殼型;露端型少用多點(diǎn)結(jié)構(gòu)。
l 插入長(zhǎng)度與過(guò)程連接:總長(zhǎng)(含引線)=插入深度+接線盒側(cè)長(zhǎng)度;過(guò)程連接方式——無(wú)固定(直接插入帶法蘭/焊接座)、螺紋連接(M20×1.5、G1/2"、NPT 1/2"等)、法蘭連接(PN1.6/2.5 MPa,DN15/25等 ANSI或 HG 標(biāo)準(zhǔn));配帶密封墊片。
l 接線盒形式與輸出:普通防水接線盒(IP54/IP65)、防爆接線盒(Ex d IIC T6 等)依區(qū)域劃分選;多點(diǎn)通常分別出線或經(jīng)端子排匯總,確認(rèn)是否需要內(nèi)置溫度變送器(4–20 mA 輸出,省冷端補(bǔ)償麻煩)。
l 絕緣電阻與耐壓:常溫常態(tài)絕緣電阻≥500 MΩ@500 VDC,高溫下仍應(yīng)滿足工藝要求;鎧裝管可承受一定彎曲(最小彎曲半徑≥3~5倍外徑)但不應(yīng)反復(fù)彎折測(cè)點(diǎn)區(qū)域。
l 認(rèn)證與文件:防爆區(qū)域需提供防爆合格證、防爆標(biāo)志銘牌;藥化/食品特殊環(huán)境關(guān)注材質(zhì)證明(3.1證書)及焊接探傷報(bào)告(部分高壓工況)。
l 安裝與售后:?jiǎn)栐兪欠裉峁┌惭b示意圖、冷端補(bǔ)償說(shuō)明及偶絲對(duì)顏色編碼表;鎧裝管可現(xiàn)場(chǎng)微量彎曲調(diào)向但測(cè)點(diǎn)段禁彎折。
鎧裝多點(diǎn)熱電偶是大型容器"一孔知多溫"的高效解決方案,明確各測(cè)點(diǎn)軸向坐標(biāo)、介質(zhì)最高溫與護(hù)套耐腐蝕需求,對(duì)照分度號(hào)與過(guò)程連接形式定制,可減少開孔并完整獲得軸向溫度剖面。
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