溫度儀表的結(jié)構(gòu)、選型及注意事項(xiàng)

導(dǎo)讀

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，根據(jù)不同的工況測量要求，需求設(shè)計(jì)和制造不同結(jié)構(gòu)形式的溫度儀表。今天自動化頻道就給大家具體介紹一下溫度儀表的結(jié)構(gòu)、選型及注意事項(xiàng)。

溫度儀表結(jié)構(gòu)

簡單的結(jié)構(gòu)形式如：僅有偶絲和絕緣管構(gòu)成的熱電偶，也有較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式如：在露天或具有腐蝕性氣氛或具有爆炸性環(huán)境中使用的溫度儀表，就需要帶有保護(hù)管和防水型接線盒或防爆型接線盒。本文主要介紹在露天或具有腐蝕性氣氛或具有爆炸性環(huán)境中使用的溫度儀表的基本結(jié)構(gòu)。溫度儀表的基本結(jié)構(gòu)主要有：接線盒、連接管、過程連接、保護(hù)管、測溫芯組件和電器接口等。如圖1所示。以下詳細(xì)介紹它們的相關(guān)功能。

接線盒

接線盒起著保護(hù)感溫元件免受外界氣氛侵蝕和使外接導(dǎo)線與接線柱接觸良好的作用。殼體因使用環(huán)境不同有防水式和防爆式。對于無爆炸危險(xiǎn)環(huán)境，用普通防水殼體即能滿足現(xiàn)場使用要求；對于具有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境，儀表必須選用防爆殼體防止危險(xiǎn)情況的發(fā)生。

連接管

聯(lián)接管部分主要將殼體和保護(hù)管部分進(jìn)行裝配連接，外露于安裝現(xiàn)場，一般提供長度150mm。若因用戶現(xiàn)場空間要求可進(jìn)行加長或縮短。

過程連接

過程連接是儀表現(xiàn)場安裝的關(guān)鍵，一般情況多采用螺紋安裝和法蘭安裝。用戶訂貨時(shí)必須明確安裝方式及詳細(xì)的規(guī)格。對于螺紋安裝，必須明確標(biāo)明螺紋規(guī)格如：M33×2、1／2NPT、G3／4、R1等，確保與現(xiàn)場安裝螺紋一致；對于法蘭安裝，必須明確法蘭的標(biāo)準(zhǔn)類別(主要有HG 、GB 、ANSI、SH 等標(biāo)準(zhǔn) ) 、公稱通徑 、公稱壓力和密封面形式等，以確保產(chǎn)品配置的正法蘭與現(xiàn)場副法蘭安裝孔距的一致性。

保護(hù)管

保護(hù)管是用戶使用的關(guān)鍵部件，是用來保護(hù)傳感器感溫元件(電阻元件或熱電偶元件)不受機(jī)械損傷和介質(zhì)化學(xué)腐蝕的裝置。因測溫環(huán)境不同，需配置不同材質(zhì)保護(hù)管如耐高溫的高溫合金保護(hù)管、耐腐蝕的四氟保護(hù)管、氣密性好的剛玉管等；因承壓不同，需配置不同外形的保護(hù)管如直型保護(hù)管或錐形保護(hù)管。

保護(hù)管有金屬保護(hù)管和非金屬保護(hù)管兩大類。

金屬保護(hù)管

一般情況下金屬保護(hù)管多選用普通不銹鋼(304等)，當(dāng)測量環(huán)境溫度高于900℃時(shí)，必須選用如GH30、2520鋼等高溫不銹鋼；當(dāng)測量環(huán)境有腐蝕性時(shí)，多選用抗腐蝕的金屬如316L、GH30、2520、哈氏合金、鈦合金或在金屬保護(hù)管外噴涂四氟保護(hù)層(最高使用溫度240℃ )等。

非金屬保護(hù)管

非金屬保護(hù)管主要有碳化硅和氧化鋁保護(hù)管，碳化硅保護(hù)管多使用在耐磨測量環(huán)境中，氧化鋁保護(hù)管(主要有高鋁瓷管和剛玉管)多使用在高溫測量環(huán)境中。剛玉保護(hù)管的氣密性好，在1700℃以下時(shí)很穩(wěn)定，但不宜在硫化氫環(huán)境中使用。

需要注意的是非金屬保護(hù)管的抗沖擊性差，在測量介質(zhì)沖擊性大的環(huán)境中應(yīng)避免使用此類保護(hù)管。在測量介質(zhì)壓力高的環(huán)境，最好配置錐形保護(hù)管以提高耐壓性能。

測溫芯組件

測溫芯組件是產(chǎn)品的關(guān)鍵部件，被保護(hù)在殼體和保護(hù)管內(nèi)防止受磨損或腐蝕，有普通裝配型式和鎧裝型式(普通裝配類產(chǎn)品和鎧裝類產(chǎn)品的區(qū)別即在測溫芯組件型式上)。在振動場合，普通裝配類熱電阻元件易斷裂導(dǎo)致信號中斷，故應(yīng)避免此類產(chǎn)品安裝在振動測量環(huán)境中。另外測溫芯組件中的感溫元件的精度等級決定了整個(gè)產(chǎn)品的精度等級，生產(chǎn)裝配前要對感溫元件進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)量檢測。

電器接口

電器接口是用戶在現(xiàn)場連接(電纜)引線(或補(bǔ)償線)時(shí)使用，主要通過壓緊螺母進(jìn)行連接。普通類產(chǎn)品和防爆類產(chǎn)品的壓緊螺母不同，對于防爆類產(chǎn)品，必須確保壓緊螺母和密封塞將(電纜)引線緊密壓緊不能有間隙，防止電火花泄漏引起爆炸。

溫度儀表選型及注意事項(xiàng)

通過以上知識介紹，明確了產(chǎn)品每一結(jié)構(gòu)部件的功能，用戶在選型時(shí)需根據(jù)現(xiàn)場工況要求選擇合適的產(chǎn)品進(jìn)行溫度測量。選型時(shí)把握以下原則：低于550℃測量且精度要求高時(shí)選用熱電阻傳感器，高于550℃的測溫選用熱電偶傳感器；根據(jù)現(xiàn)場溫度儀表設(shè)計(jì)安裝方式選擇合適的過程連接方式；根據(jù)測溫介質(zhì)的壓力選擇不同外形的保護(hù)管；根據(jù)介質(zhì)的特殊性選擇相應(yīng)性能的保護(hù)管。

為了更快更好地選型，用戶還應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

1)普通裝配類熱電阻因其耐振性差，不適合使用在振動大的測量環(huán)境中。

2)鎧裝類產(chǎn)品因使用鎧裝絲材，鎧裝絲材的特殊結(jié)構(gòu)使產(chǎn)品具有可彎曲性、產(chǎn)品耐振性能好，彌補(bǔ)了普通裝配類產(chǎn)品的不足。

3)在防爆環(huán)境中，必須選用防爆產(chǎn)品。防爆類產(chǎn)品具有良好的防爆性能，訂貨時(shí)需根據(jù)工況系統(tǒng)環(huán)境爆炸性混合物選擇不同的防爆類別，見表。目前工業(yè)生產(chǎn)中使用的防爆類別主要有：ExdⅡBT1一T6、Exd 1I CT1一T6、ExiaⅡCT1一T6。

4)固定螺紋保護(hù)管產(chǎn)品的安裝螺紋規(guī)格不同，所承受的壓力不同，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表5所示。

5)法蘭安裝的產(chǎn)品在選用壓力(PN)等級時(shí)，必須考慮其隨溫度升高，承壓能力逐漸降低這一要素。以法蘭材質(zhì)為304，PN25的法蘭為例，在20％時(shí)其承壓為23.0MPa，隨著溫度的不斷升高，在600℃時(shí)其承壓降至8.2MPa(表6摘抄了常用材質(zhì)的部分溫度一壓力參數(shù))。實(shí)際選用時(shí)，可參考法蘭標(biāo)準(zhǔn)中壓力一溫度額定值的具體參數(shù)來確定壓力等級，確保整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性。如表6所示。