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温度传感器套管破裂原因及解决方案

发布:2012-11-19 | 作者:温度传感器 | 查看:5783次

  前言:温度传感器,使用范围广,数量多,居各种传感器之首。温度传感器热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。
  
  一、温度传感器热电偶的应用原理
  
  温度传感器热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是:

        (1).测量范围广。常用的温度传感器热电偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊温度传感器热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。
 
  (2).测量精度高。因温度传感器热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。
      
  (3).构造简单,使用方便。温度传感器热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。
  
  1.温度传感器热电偶测温基本原理
  
  将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。温度传感器热电偶就是利用这一效应来工作的。
  
  2.温度传感器热电偶的种类及结构形成
  
  (1)温度传感器热电偶的种类
  
  常用温度传感器热电偶可分为标准温度传感器热电偶和非标准温度传感器热电偶两大类。所谓标准温度传感器热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的温度传感器热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化温度传感器热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化温度传感器热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。标准化温度传感器热电偶我国从1988年1月1日起,温度传感器热电偶和温度传感器热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化温度传感器热电偶为我国统一设计型温度传感器热电偶。
  
  (2)温度传感器热电偶的结构形式
  
  为了保证温度传感器热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:
  
  ①组成温度传感器热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;
  
  ②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;
  
  ③补偿导线与温度传感器热电偶自由端的连接要方便可靠;
  
  ④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。


         二、在不少工程应用中,我们发现使用中的温度传感器套管会发生破裂现象,这会影响着生产机器运行的安全,严重的时候还会发生事故。通过对传感器套管破裂现象的调查,查找原因,我们发现导致温度传感器套管破裂的原因主要有以下几个方面:

        (1)温度传感器套管受高速流体冲击,载负过大,应力超过极限,导致套管破裂;

        (2)温度传感器套管本身的加工缺陷,导致应力集中,容易造成套管断裂;

        (3)管道振动过大,造成温度传感器套管疲劳损坏;

        (4)流体流经温度传感器套管时,诱发温度传感器套管振动,即温度传感器套管固有频率和流体旋涡脱落频率产生共振。这种共振现象会导致温度传感器套管损坏速度加快,以致断裂。

        综合以上几种易导致温度传感器套管破裂的情形,我们连同热控专业和金属专业进行研究,发现通过以下几种方式,可以减少温度传感器套管破裂现象的发生。

        (1)严格控制传感器套管的插入深度。随着插入深度的增加,保护套管的受力成平方倍的增加。所以,我们测量温度的时候只需将温度传感器套管插入到流体的等温区,而无需插到管道的中心点,这样有利于缩短温度表袋悬臂的长度,达到减小其端点的振幅的效果。

        (2)在保证必要的传感器套管强度情况下,优化选取温度传感器套管的直径。因为当温度传感器套管的直径增加时,表袋受力呈线性增加,所以在选取表袋直径的时候,既要合理保证套管的强度,又要尽可能错开共振危险区。

        (3)改变横截面形状,将其表面加工成结构型式,使流体不产生漩涡脱落现象。

        (4)严格控制检修质量,做好传感器套管材质检查,同时还要做好探伤检查,严防焊口裂缝、断裂等异常事故的发生。

        (5)系统投运时,避免发生管道上阀门突然全开情况。在刚投运开启阀门的瞬间,温度传感器套管将承受很大的单向力,因此在系统刚投运时,要缓慢地开启阀门,让系统压力逐渐上升,尽可能减小温度传感器套管正面和背面的压力差,避免套管因单向受力过大而导致套管断裂事故发生。

        任何传感器在投入使用时,总会发生一些意向不到的情况,我们要理论结合实际,针对发生的具体情况,提出相应的解决办法。


 

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