В области промышленного измерения температуры способ установки термопар напрямую влияет на точность их измерения, адаптируемость к окружающей среде и простоту обслуживания. Фиксированная фланцевая соединительная коробка с вставной трубкой с защитой от металла- и термопары с регулируемым резьбовым соединением представляют собой три типичные конструкции, конструктивные различия которых обусловлены различными потребностями в герметизации, простотой установки и адаптируемостью к окружающей среде. Ниже систематически анализируются различия между тремя и четырьмя измерениями: структурные характеристики, механизм установки, сценарии применения и характеристики обслуживания.
I. Тип с фиксированным фланцем: краеугольный камень жесткого уплотнения в промышленности
Основной характеристикой термопар с фиксированным фланцевым креплением является встроенный стандартизированный металлический фланец на конце, обычно соответствующий национальным спецификациям от DN25 до DN50 или ANSI. Материалом часто является нержавеющая сталь 316L или сплав Инконель, обеспечивающий устойчивость к долгосрочной-коррозии под воздействием высокой температуры, высокого давления и агрессивных сред в таких отраслях, как химическая и энергетическая промышленность. Метод установки представляет собой жесткое центрированное соединение: фланец прижимается к предварительно-зарезервированной фланцевой поверхности оборудования с помощью болтов с асбестовой прокладкой, металлической спирально навитой прокладкой или гибкой графитовой прокладкой между ними для обеспечения герметичности с нулевой-утечкой. Эта конструкция обеспечивает превосходную виброустойчивость и долговременную-стабильность, что делает ее подходящей для точек измерения температуры в реакторах, дистилляционных колоннах и больших теплообменниках. Его преимущество заключается в надежной герметизации, особенно в средах с огнеопасными, взрывоопасными или токсичными средами, где фланцевое соединение является обязательным выбором для обеспечения безопасности. Однако процесс разборки сложен и требует остановки, сброса давления и снятия нескольких болтов. Кроме того, поверхность фланца склонна к микро-деформации из-за термоциклирования, что приводит к последующему нарушению уплотнения. В трубопроводах нефтеперерабатывающих заводов при нормальной температуре и давлении срок службы таких термопар может достигать более 5 лет, но в печах с высокими-температурами выше 1200 °C дифференциальное тепловое расширение фланца все же может вызывать появление трещин под напряжением, что требует регулярной проверки силы предварительной-затяжки болтов.
II. Металлическая защитная вставная трубка с соединительной коробкой: гибкое и удобное решение для временного измерения температуры
Металлическая защитная вставная трубка с термопарой типа распределительной коробки, также известная как «тип без фиксированного устройства», характеризуется отсутствием внешних крепежных конструкций. Он состоит только из металлической защитной трубки, проводов термопары, изоляционной втулки и распределительной коробки. Вставная часть представляет собой гладкий прямой стержень без резьбы и фланцев. При установке датчик просто вставляется в заранее-отведенное для измерения температуры отверстие или защитную гильзу оборудования без необходимости использования дополнительных креплений. Эта конструкция обеспечивает высокую гибкость, что делает ее особенно подходящей для применений, требующих частой замены, временных испытаний или регулируемой глубины установки, таких как лабораторные испытания, проверка температуры на этапе ввода в эксплуатацию или мобильное оборудование для измерения температуры. Его преимущества включают простую установку, низкую стоимость и высокую скорость отклика, а глубину измерения температуры можно регулировать с помощью вставных трубок разной длины. Однако из-за отсутствия механического крепления зонд подвержен ослаблению или даже отсоединению из-за воздействия потока жидкости, особенно в средах с высоким-давлением или высокой-скоростью жидкости, что создает угрозу безопасности. Кроме того, эффективность уплотнения относительно низкая, обычно она зависит от соответствия диаметра отверстий или добавления уплотнительных колец для основного предотвращения утечек, что затрудняет выполнение высоких требований к уплотнению. Для повышения стабильности в некоторых моделях используются подвижные фланцы или наконечники, позволяющие регулировать глубину вставки при сохранении определенной степени прочности фиксации. Термопары этого типа обычно используются в паропроводах низкого-давления, воздухонагревателях или испытательных печах и служат экономичным вариантом для не-критических точек измерения.
III. Подвижный резьбовой тип установки: модульный винт-в удобном решении
Основной особенностью подвижной термопары с резьбовым соединением является то, что внешняя стенка защитной трубки имеет стандартную внешнюю резьбу. Общие спецификации включают M27×2, G1/2 или M33×2, а материал в основном — нержавеющая сталь 304 или 316L. Резьбовая часть выполнена заодно с защитной трубкой для обеспечения прочности конструкции. Во время установки термопара просто ввинчивается в предварительно-зарезервированное внутреннее резьбовое отверстие оборудования, а герметичное соединение достигается с помощью высоко-термостойкой уплотнительной прокладки (например, графитовой прокладки обмотки). Его самым большим преимуществом является возможность легкого удаления; Для обслуживания или калибровки требуется только отвинчивание термопары для замены, что устраняет необходимость в сварочных инструментах или инструментах для снятия фланцев, что значительно повышает эффективность эксплуатации и технического обслуживания. Кроме того, его компактная конструкция и небольшая занимаемая площадь делают его пригодным для обычных точек измерения температуры, таких как температура стенок труб, корпусов двигателей и дымоходов котлов, и он чрезвычайно распространен в таких отраслях, как нефтехимия, металлургия и электроэнергетика. Однако основные риски заключаются в зачистке резьбы и холодной сварке.-Если не используется противо-задирный состав (например, высокотемпературная смазочная паста, содержащая графит или нитрид бора), резьба из нержавеющей стали очень восприимчива к «холодной сварке» в условиях высоких-температур, что приводит к трудной разборке или даже поломке. Согласно рекомендациям ASTM E230, установочный крутящий момент для резьбы M27×2 должен контролироваться в пределах 80–120 Н·м, а также необходимо использовать динамометрический ключ, чтобы избежать чрезмерной или недостаточной затяжки, которая может привести к выходу из строя уплотнения или механическому повреждению. Кроме того, резьбовые соединения требуют высокой точности обработки монтажного отверстия; если резьба смещена или имеет заусенцы, это может привести к плохой герметизации или деформации защитной трубки.
