温度仪表的结构、选型及注意事项

导读

在工业生产过程中，根据不同的工况测量要求，需求设计和制造不同结构形式的温度仪表。今天自动化频道就给大家具体介绍一下温度仪表的结构、选型及注意事项。

温度仪表结构

简单的结构形式如：仅有偶丝和绝缘管构成的热电偶，也有较复杂的结构形式如：在露天或具有腐蚀性气氛或具有爆炸性环境中使用的温度仪表，就需要带有保护管和防水型接线盒或防爆型接线盒。本文主要介绍在露天或具有腐蚀性气氛或具有爆炸性环境中使用的温度仪表的基本结构。温度仪表的基本结构主要有：接线盒、连接管、过程连接、保护管、测温芯组件和电器接口等。如图1所示。以下详细介绍它们的相关功能。

接线盒

接线盒起着保护感温元件免受外界气氛侵蚀和使外接导线与接线柱接触良好的作用。壳体因使用环境不同有防水式和防爆式。对于无爆炸危险环境，用普通防水壳体即能满足现场使用要求；对于具有爆炸危险环境，仪表必须选用防爆壳体防止危险情况的发生。

连接管

联接管部分主要将壳体和保护管部分进行装配连接，外露于安装现场，一般提供长度150mm。若因用户现场空间要求可进行加长或缩短。

过程连接

过程连接是仪表现场安装的关键，一般情况多采用螺纹安装和法兰安装。用户订货时必须明确安装方式及详细的规格。对于螺纹安装，必须明确标明螺纹规格如：M33×2、1／2NPT、G3／4、R1等，确保与现场安装螺纹一致；对于法兰安装，必须明确法兰的标准类别(主要有HG 、GB 、ANSI、SH 等标准 ) 、公称通径 、公称压力和密封面形式等，以确保产品配置的正法兰与现场副法兰安装孔距的一致性。

保护管

保护管是用户使用的关键部件，是用来保护传感器感温元件(电阻元件或热电偶元件)不受机械损伤和介质化学腐蚀的装置。因测温环境不同，需配置不同材质保护管如耐高温的高温合金保护管、耐腐蚀的四氟保护管、气密性好的刚玉管等；因承压不同，需配置不同外形的保护管如直型保护管或锥形保护管。

保护管有金属保护管和非金属保护管两大类。

金属保护管

一般情况下金属保护管多选用普通不锈钢(304等)，当测量环境温度高于900℃时，必须选用如GH30、2520钢等高温不锈钢；当测量环境有腐蚀性时，多选用抗腐蚀的金属如316L、GH30、2520、哈氏合金、钛合金或在金属保护管外喷涂四氟保护层(最高使用温度240℃ )等。

非金属保护管

非金属保护管主要有碳化硅和氧化铝保护管，碳化硅保护管多使用在耐磨测量环境中，氧化铝保护管(主要有高铝瓷管和刚玉管)多使用在高温测量环境中。刚玉保护管的气密性好，在1700℃以下时很稳定，但不宜在硫化氢环境中使用。

需要注意的是非金属保护管的抗冲击性差，在测量介质冲击性大的环境中应避免使用此类保护管。在测量介质压力高的环境，最好配置锥形保护管以提高耐压性能。

测温芯组件

测温芯组件是产品的关键部件，被保护在壳体和保护管内防止受磨损或腐蚀，有普通装配型式和铠装型式(普通装配类产品和铠装类产品的区别即在测温芯组件型式上)。在振动场合，普通装配类热电阻元件易断裂导致信号中断，故应避免此类产品安装在振动测量环境中。另外测温芯组件中的感温元件的精度等级决定了整个产品的精度等级，生产装配前要对感温元件进行严格的计量检测。

电器接口

电器接口是用户在现场连接(电缆)引线(或补偿线)时使用，主要通过压紧螺母进行连接。普通类产品和防爆类产品的压紧螺母不同，对于防爆类产品，必须确保压紧螺母和密封塞将(电缆)引线紧密压紧不能有间隙，防止电火花泄漏引起爆炸。

温度仪表选型及注意事项

通过以上知识介绍，明确了产品每一结构部件的功能，用户在选型时需根据现场工况要求选择合适的产品进行温度测量。选型时把握以下原则：低于550℃测量且精度要求高时选用热电阻传感器，高于550℃的测温选用热电偶传感器；根据现场温度仪表设计安装方式选择合适的过程连接方式；根据测温介质的压力选择不同外形的保护管；根据介质的特殊性选择相应性能的保护管。

为了更快更好地选型，用户还应注意以下事项：

1)普通装配类热电阻因其耐振性差，不适合使用在振动大的测量环境中。

2)铠装类产品因使用铠装丝材，铠装丝材的特殊结构使产品具有可弯曲性、产品耐振性能好，弥补了普通装配类产品的不足。

3)在防爆环境中，必须选用防爆产品。防爆类产品具有良好的防爆性能，订货时需根据工况系统环境爆炸性混合物选择不同的防爆类别，见表。目前工业生产中使用的防爆类别主要有：ExdⅡBT1一T6、Exd 1I CT1一T6、ExiaⅡCT1一T6。

4)固定螺纹保护管产品的安装螺纹规格不同，所承受的压力不同，详细数据如表5所示。

5)法兰安装的产品在选用压力(PN)等级时，必须考虑其随温度升高，承压能力逐渐降低这一要素。以法兰材质为304，PN25的法兰为例，在20％时其承压为23.0MPa，随着温度的不断升高，在600℃时其承压降至8.2MPa(表6摘抄了常用材质的部分温度一压力参数)。实际选用时，可参考法兰标准中压力一温度额定值的具体参数来确定压力等级，确保整体系统设计的安全性。如表6所示。