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管內(nèi)介質(zhì)溫度檢測

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發(fā)布時間：2025-07-28 23:55:41 更新時間：2025-07-27 23:55:41

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

管內(nèi)介質(zhì)溫度檢測

在工業(yè)生產(chǎn)過程，特別是涉及流體輸送（如石油、化工、電力、供熱、制藥、食品加工等）的系統(tǒng)中，精準(zhǔn)掌握管道內(nèi)介質(zhì)的實(shí)時溫度是確保工藝穩(wěn)定運(yùn)行、產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)、設(shè)備安全可靠以及能源高效利用的關(guān)鍵因素。管內(nèi)介質(zhì)溫度直接影響到反應(yīng)速率、傳熱效率、物料粘度、相變狀態(tài)以及設(shè)備（如泵、閥門、密封件）的工作條件。溫度過高或過低都可能引發(fā)安全隱患（如泄露、超壓、結(jié)晶、結(jié)焦、材料失效），或?qū)е鹿に噮?shù)偏離，嚴(yán)重影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。因此，對管內(nèi)介質(zhì)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠、實(shí)時的檢測和監(jiān)控至關(guān)重要，是工業(yè)自動化控制和安全保障體系中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

檢測項目

管內(nèi)介質(zhì)溫度檢測的核心項目是管道內(nèi)流動介質(zhì)的實(shí)時或周期性的溫度值。根據(jù)具體應(yīng)用需求，可能還包括或衍生出以下相關(guān)項目：

溫度分布測量： 在特定管段或橫截面上進(jìn)行多點(diǎn)測量，以了解是否存在溫度分層或不均勻現(xiàn)象。
溫度變化趨勢： 對溫度進(jìn)行連續(xù)記錄和分析，觀察其隨時間的變化規(guī)律。
溫度報警與聯(lián)鎖： 當(dāng)溫度超過設(shè)定的安全上限或下限時，觸發(fā)報警或自動執(zhí)行安全聯(lián)鎖動作（如切斷進(jìn)料、啟動冷卻系統(tǒng)）。
溫度控制： 作為過程控制系統(tǒng)（如PID控制器）的輸入變量，用于調(diào)節(jié)加熱或冷卻設(shè)備，維持設(shè)定溫度。

檢測儀器

用于管內(nèi)介質(zhì)溫度檢測的儀器主要有兩大類：接觸式和非接觸式。

接觸式溫度計（傳感器）： 這是最常用、精度較高的一類，傳感器感溫元件需要與被測介質(zhì)直接或間接（通過保護(hù)套管）接觸。
- 熱電偶： 利用不同導(dǎo)體接點(diǎn)處的塞貝克效應(yīng)測溫。種類多（如K型、J型、S型等），測溫范圍廣（-200°C至1800°C以上），結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)較快，價格適中，應(yīng)用極其廣泛。需配補(bǔ)償導(dǎo)線。
- 熱電阻： 利用金屬（鉑Pt100最常用，銅Cu50也常用）或半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度變化的特性測溫。精度高，穩(wěn)定性好，尤其在中低溫范圍（-200°C至600°C左右）性能優(yōu)異。輸出信號線性度較好。
- 溫度變送器： 通常將熱電偶或熱電阻傳感器與信號調(diào)理、轉(zhuǎn)換電路集成一體，將溫度信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬量（如4-20mA）或數(shù)字量信號輸出，便于遠(yuǎn)傳和接入控制系統(tǒng)。
- 雙金屬溫度計： 利用不同膨脹系數(shù)的金屬片貼合在一起，溫度變化時產(chǎn)生彎曲帶動指針指示溫度。結(jié)構(gòu)堅固，無需電源，就地顯示直觀，但精度相對較低，通常用于不需要遠(yuǎn)傳和控制的場合。
- 玻璃液體溫度計： 傳統(tǒng)溫度計，精度較高，但易碎，讀數(shù)不便，不能遠(yuǎn)傳，主要用于實(shí)驗室或臨時檢測。
非接觸式溫度計： 通過感測物體熱輻射來測量表面溫度，無需接觸。
- 紅外測溫儀/紅外熱像儀： 測量管道外壁表面的溫度。其優(yōu)點(diǎn)是非接觸、快速、安全（尤其對高溫、危險介質(zhì)），但測量的是管壁溫度而非內(nèi)部介質(zhì)實(shí)際溫度，受管道材質(zhì)、表面發(fā)射率、環(huán)境溫度、介質(zhì)對流傳熱效率等因素影響顯著，精度和可靠性通常低于接觸式。主要用于快速掃描、設(shè)備表面溫度監(jiān)測或無法安裝接觸式傳感器的場合。

常用安裝附件： 保護(hù)套管（用于隔離腐蝕性/高壓介質(zhì)、保護(hù)傳感器）、螺紋連接件（如卡套接頭、法蘭）、熱套管（Thermowell，為插入式傳感器提供安裝通道和保護(hù)）、安裝法蘭等。

檢測方法

管內(nèi)介質(zhì)溫度檢測通常采用以下方法：

插入式安裝（主流方法）：
- 在管道上開孔（通常焊接一個帶螺紋或法蘭的連接座）。
- 安裝熱套管（Thermowell），這是一個一端封閉、插入管道內(nèi)部的金屬管。熱套管與介質(zhì)直接接觸，傳感器（熱電偶或熱電阻的感溫端）插入熱套管內(nèi)，通過導(dǎo)熱間接感受介質(zhì)溫度。
- 熱套管的作用是保護(hù)傳感器免受介質(zhì)壓力、流速沖刷、腐蝕等損害，并方便在線更換和校準(zhǔn)傳感器，同時保證一定的響應(yīng)速度。
- 傳感器通過螺紋或法蘭緊密固定在熱套管或連接座上。
- 確保熱套管插入深度足夠（通常要求插入到管道中心線1/3到1/2徑深處），感溫元件與被測介質(zhì)充分熱交換。
表面貼裝式（限用于非接觸式或特殊接觸式）：
- 非接觸紅外測溫：將紅外測溫儀對準(zhǔn)清潔、裸露的管道外壁（避開保溫層），測量其表面溫度。此方法測得的是管壁溫度而非精確的介質(zhì)溫度。
- 某些特殊設(shè)計的接觸式傳感器（如表面熱電偶/熱電阻）：直接緊密固定在管道外壁表面，測量壁溫。同樣存在滯后和精度問題，需進(jìn)行換算或僅用于趨勢監(jiān)控。
管道法蘭安裝（特殊場合）： 在管道法蘭連接處預(yù)留測溫孔或安裝帶測溫孔的專用法蘭。
在線校準(zhǔn)： 使用高精度便攜式標(biāo)準(zhǔn)溫度計（如標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻）通過專用的校準(zhǔn)孔或臨時插入點(diǎn)，與在線傳感器進(jìn)行比對。

關(guān)鍵操作要點(diǎn)： 選擇合適的測量點(diǎn)和插入深度（確保代表性）、正確安裝確保良好接觸和密封、避免強(qiáng)電磁干擾、考慮熱傳導(dǎo)時間常數(shù)（響應(yīng)時間）、定期維護(hù)和校驗。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

管內(nèi)介質(zhì)溫度檢測的設(shè)計、安裝、校準(zhǔn)和驗收需遵循一系列國家和國際標(biāo)準(zhǔn)，確保測量的準(zhǔn)確性、可靠性和一致性。常用標(biāo)準(zhǔn)包括：

基礎(chǔ)與通用標(biāo)準(zhǔn)：
- GB/T 34036-2017 《熱電偶》系列標(biāo)準(zhǔn)
- GB/T 30121-2013 《工業(yè)鉑熱電阻及鉑感溫元件》
- IEC 60751:2008 《工業(yè)鉑電阻溫度計和鉑溫度傳感器》
- GB/T 16839.1-2018 《熱電偶第1部分：電動勢規(guī)范和允差》
- IEC 60584-1:2013 《熱電偶第1部分：電動勢規(guī)范和允差》
- JJG 229-2010 《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》
- JJG 141-2013 《工作用貴金屬熱電偶檢定規(guī)程》
- JJG 351-1996 《工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程》
安裝標(biāo)準(zhǔn)：
- HG/T 20507-2014 《自動化儀表選型設(shè)計規(guī)范》（化工行業(yè)）
- SH/T 3005-2016 《石油化工自動化儀表選型設(shè)計規(guī)范》
- GB/T 50093-2013 《自動化儀表工程施工及質(zhì)量驗收規(guī)范》
- ISA-RP67.04.02-2000 (R2017) Methodologies for the Determination of Setpoints for Nuclear Safety-Related Instrumentation (包含熱套管計算)
- ASME PTC 19.3 TW-2016 Thermowells (熱套管設(shè)計與應(yīng)用的權(quán)威指南)
熱套管標(biāo)準(zhǔn)：
- GB/T 25480-2010 《儀表閥門熱套管》
- ANSI/ISA-75.19.01-2013 Hydrostatic Testing of Control Valve Pressure Boundary Components (包含熱套管)
紅外測溫標(biāo)準(zhǔn)：
- GB/T 19870-2005 《工業(yè)檢測型紅外熱像儀》