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技術(shù)文章
本文主要是針對(duì)溫度傳感器配套的熱套管的選型、安裝等方面事項(xiàng)進(jìn)行概述總結(jié)，可能有遺漏之處，還望指正，謝謝！！
01
熱套管的長(zhǎng)度
熱套管（Thermowell）是一段末端封閉的金屬管，主要通過(guò)焊接、螺紋或法蘭連接的方式安裝到過(guò)程容器或管線上，可保護(hù)溫度傳感器免受流致應(yīng)力、高壓和腐蝕性化學(xué)品等嚴(yán)苛工況的影響。此外，熱套管使傳感器可以輕松方便地拆下以進(jìn)行標(biāo)定或更換。
在管道進(jìn)行安裝時(shí)，為了獲得準(zhǔn)確的溫度測(cè)量，熱套管的端頭一般建議插入到管道中心。為了最大限度地減少熱量損失帶來(lái)的誤差，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：熱套管的浸入長(zhǎng)度應(yīng)至少為熱套管或傳感器直徑的10倍。因此，對(duì)于外徑為1英寸（2.54cm）的熱套管，浸入長(zhǎng)度應(yīng)為10英寸（25.4cm），對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)外徑為1/4英寸（6.35 mm）的傳感器，浸入長(zhǎng)度應(yīng)至少為2.5英寸（63.5 mm）。
對(duì)于管道內(nèi)介質(zhì)流速特別高或傳感器直接安裝的情況，浸入長(zhǎng)度的增加也會(huì)提高了因振動(dòng)過(guò)大導(dǎo)致故障的可能性，建議通過(guò)專業(yè)軟件進(jìn)行疲勞分析或咨詢生產(chǎn)廠家來(lái)確認(rèn)安裝方案。
02
熱套管的位置
熱套管應(yīng)選擇安裝在能夠準(zhǔn)確反映工藝溫度且便于日常維護(hù)的位置。
由于過(guò)程介質(zhì)可能混合不均勻和壁效應(yīng)（Wall effects），工藝溫度將隨著容器或管道中工藝流體的位置而變化。對(duì)于聚合物等高粘度介質(zhì)，管壁附近的介質(zhì)溫度可能與管道中心處的介質(zhì)溫度有著顯著的差別。大多時(shí)候特種聚合物的管徑又恰恰小于4英寸（DN100），這就造成了沒(méi)有足夠的浸入長(zhǎng)度來(lái)測(cè)量管道中心處溫度的問(wèn)題。這種情況下，獲得具有代表性的管道中心處溫度測(cè)量值的最佳方法是將熱套管插入與介質(zhì)流動(dòng)方向相反的（逆向）彎頭中（圖中位置1）。
如果熱套管插入方向與介質(zhì)流動(dòng)方向相同（圖中位置2），由于彎管處流體擾動(dòng)很可能會(huì)引入更多的噪音，導(dǎo)致測(cè)量值偏差較大不具代表性。
熱套段傾斜一定角度插入（圖中位置3）與垂直插入（圖中位置4）相比較可以增加一定的浸入長(zhǎng)度，但是除非熱套管的端頭能夠超過(guò)管道中心線，否則兩種方式的浸入長(zhǎng)度仍然太短。有些類型的熱套管（如：階梯型）可以通過(guò)減小端頭位置的直徑來(lái)減少一些浸入長(zhǎng)度的要求，可根據(jù)實(shí)際情況確定選擇何種類型熱套管。
對(duì)于存在熱交換器、混合器或減溫器的應(yīng)用，需要合理優(yōu)化熱套管與以上設(shè)備出口的距離，通常來(lái)講25倍管徑的距離相對(duì)比較合適，既能確保單相流體足以達(dá)到相對(duì)均勻的溫度分布，也能最大限度地減少混合不良或兩相流產(chǎn)生的噪音。
03
熱套管的結(jié)構(gòu)
熱套管的閥桿是插入過(guò)程介質(zhì)中的部件，閥桿主要有錐型、直型和階梯型。熱套管的性能因其閥桿設(shè)計(jì)而異，選擇合適的閥桿類型，能夠縮短響應(yīng)時(shí)間或提高耐用性。
1. 階梯型；2. 錐型；3. 直型
通常來(lái)講，錐型或階梯型閥桿提供更快的響應(yīng)速度，產(chǎn)生更小的壓降，并且不易受到傳導(dǎo)誤差和振動(dòng)故障的影響；直型具有最慢的響應(yīng)速度，因?yàn)樗鼈冊(cè)诙祟^處直徑最大（有最多的材料）；階梯型具有最快的響應(yīng)速度，因?yàn)樗鼈冊(cè)诙祟^處直徑最小。最小的直徑也會(huì)產(chǎn)生最小的阻力，帶有階梯型閥桿的套管還提供了尾流頻率（渦流脫落）和固有頻率（由熱套管本身的特性決定）之間的最大分離。如果尾流頻率達(dá)到熱套管固有頻率的80%或以上，則非常容易發(fā)生共振，并可能造成損壞。
階梯型和錐型熱套管提供了更快的響應(yīng)速度、更低的壓降，并且與尾流頻率共振造成振動(dòng)損壞的可能性更小。但由于制造過(guò)程更復(fù)雜，相應(yīng)的價(jià)格也略高一些。
熱套管長(zhǎng)度、位置和結(jié)構(gòu)的選擇決定了引入過(guò)程噪音的多少以及溫度測(cè)量值是否準(zhǔn)確代表了過(guò)程溫度。
更多信息可參閱《Advanced Temperature Measurement and Control》。
04
傳感器安裝
確保傳感器與熱套管端頭緊密接觸，以防止由于空隙/空氣的低導(dǎo)熱性而帶來(lái)較大的傳感器滯后。
簧壓式適配器有助于確保傳感器與熱套管緊密接觸，一般簧壓式適配器會(huì)制造得比定制的長(zhǎng)度長(zhǎng)幾毫米，以確保與熱套管底部的接觸盡可能緊密，最大限度減少環(huán)形間隙，一旦其中空氣起到絕緣體的作用，傳感器滯后可能會(huì)增加一個(gè)數(shù)量級(jí)。
04
變送器的安裝
對(duì)于變送器安裝，最佳方法是將變送器與傳感器和熱套管一體安裝。一體安裝方式中傳感器引線較短，暴露于環(huán)境電磁干擾（EMI）受到干擾最小，從而可以有效提高抗噪聲性。
變送器當(dāng)然也可以選擇分體安裝，對(duì)于安裝位置，需要考慮是否方便查看就地屏幕顯示以及現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)、腐蝕、環(huán)境溫度和工藝溫度等因素，推薦應(yīng)盡量靠近傳感器安裝。
05
系統(tǒng)接地
確保系統(tǒng)按照規(guī)范或自己的工廠儀表接地指南正確接地，常見(jiàn)接地方式有如下三種：
一體安裝
帶連續(xù)屏蔽的分體安裝
具有兩個(gè)獨(dú)立接地點(diǎn)的分體安裝
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