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VOCs焚烧RTO系统中温度传感器的介绍及选型

2021-05-24 14:37:42 东莞市中仁环保科技有限公司 阅读

温度传感器(temperature transducer)是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分,品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类,按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。而RTO(蓄热式氧化炉)是一种高效的有机废气治理设备,从蓄热二字中就能看出RTO设备与温度这一物理量是息息相关的,在RTO系统中需要测量的温度有很多,如废气进出口温度、蓄热温度、燃烧室温度等,测量的温度值精确与否对整个系统的运行起着至关重要的作用,而测量这些温度的仪表即为温度传感器。本期就来介绍一下常用的温度传感器以及如何为RTO系统选择合适的温度传感器。

一、温度传感器介绍(以某品牌温度传感器为例)

1.测量原理

1.热电阻(RTD)

热电阻的测量原理是基于电阻的热效应,即电阻体的热阻值随温度变化而变化的特性。热电阻使用符合IEC 60751标准的Pt100温度传感器。温度传感器为温度敏感的铂热电阻,电阻值为100Ω(在 0°C(32°F)时),且温度系数为α=0.003851°C-1。

两种常见铂热电阻温度计:

①绕线式(WW):由两根高纯度细铂丝在陶瓷载体内绕制而成。通过陶瓷保护层在载体顶部和底部对铂丝进行密封处理。此类热电阻温度计具有高测量重复性,过程温度不超过 600°C (1112°F) 时还能保证良好的阻抗-温度关系的长期稳定性。相对来说,这种类型的传感器体积较大,对振动也比较敏感。

②薄膜式(TF)铂热电阻温度计:在真空状态下,厚度约为1μm 的超高纯度铂层被汽化固定在陶瓷基板上,然后进行光刻。由此形成的铂导体具有测量阻抗的能力。附加覆盖层和钝化层为薄铂层提供 可靠抗污染和抗氧化保护,即使在高温条件下也不易被损坏。与绕线式(WW)热电阻相比,薄膜式(TF)热电阻的突出优点是体积较小、抗振性较好。在高温条件下,薄膜式(TF)热电阻的阻抗-温度偏差较小,符合IEC 60751标准。因此,在温度不超过 300°C (572°F)条件下,薄膜式(TF)传感器误差符合IEC 60751 A类标准。

2.热电偶(TC)

热电偶的测量原理相对简单,坚固耐用的温度传感器基于塞贝克(Seebeck)效应进行温度测量:不同材质的两种导体接入回路中的同一点,当导体两端存在温度差时,可以测出两个导体开路末端间的微小电压。此电压被称之为热电压或热电动势(emf.)。电压大小取决于导体材料和“测量点” (两个导体的连接点)与“冷端”(导体开路末端)间的温度差。因此,热电偶主要是通过测得“测量点”与“冷端”的电势差从而得出两者的温度差,若冷端温度已知时或单独进行温度测量并进行补偿后,可以得出测量点的绝对温度。组合材料和相应热电压/常见热电偶类型的温度特性请参考 IEC 60584 标准和 ASTM E230/ANSI MC96.1标准。

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2.测量精度

与IEC 60584 或ASTM E230/ANSI MC96.1 标准规定的热电偶标准参数相比,允许热电压误差限定值为:

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3.结构组成

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1 铠装芯子,已安装陶瓷接线端子块

2 铠装芯子,已安装模块化变送器

3 接线盒

4 热保护套管连接

5 过程设备自带热保护套管

IL 铠装芯子总长度

ML 插入深度

N 延长颈长度

A 热保护套管长度

4.接线方法

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5.安装条件

1.安装方向:无限制

2.安装指南

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ML:插入深度

A:热保护套管长度

D:标准底部厚度

RTO系统温度传感器选型

下文从温度传感器的三大部件(感温元件、接线盒和保护套管)及其作用出发,为您介绍工程师们是如何为医化行业合作伙伴设计的RTO系统选择合适的温度传感器的。

1. 感温元件

感温元件是测量温度的最重要部件,它直接影响被测温度的范围、被测温度的精度、测量过程的稳定性等,这些都是选型中主要考虑的问题。在医化行业中,如工艺结合工厂的实际工况,确定被测介质的温度范围为20℃—1000℃、测量精度±5℃、稳定性要求良好,则这些条件就是我们所选择的温度传感器的首要条件。

2. 保护套管

选型的第二要素就是保护套管的选择,保护套管主要作用是保证测温元件能够正常工作,其作用可细分为以下几点:一是提供套管保护可以为测温元件提供一个稳定的测温环境;二是有了保护套管,可以为测温元件提供足够的保护,像在医化行业中,被测的介质有一定的腐蚀性,所以需要选择合适的材料制成的保护套管才能保证测温元件不被损坏;三是保证测温元件各项测温指标的准确性;四是其长度及管径也会决定此温度仪表在设备上的安装情况。保护套管的选择往往容易被人忽略,不匹配现场工况的保护套管容易给温度传感器的使用带来损坏,继而影响RTO系统的运行,会给企业带来不必要的损失,因此选型时须多加注意。

3. 接线盒

选型的最后一个要素是接线盒,接线盒的选择决定了其输出信号的种类、通讯协议、接线方法、防爆等级以及防护等级。结合工艺前期出的方案,以及业主方现场仪表之间的联动,我们可以选择提供4-20mA电流输出;HART、PROFIBUS通讯协议;防护等级为隔爆型;防护等级为IP68的接线盒。

综合以上三种考虑,我们特别为RTO设备选择了某品牌进口(带热电偶铠装芯子)温度传感器来测量温度值,其测量范围–40…1100°C)、测量精度为Cl.1,符合IEC 60584标准、稳定性优良;其保护套管可适应于各种苛刻工况;提供4-20mA、HART、PROFIBUS、FF输出类型和通讯方式,防护等级为IP68且隔爆。故此温度传感器足以满足常规医化行业的RTO设备日常使用。

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作为一种热效率较高的末端废气治理设备,RTO的安全设计越来越被企业所重视,其本质就是热氧化过程,所以从温度角度进行设计和配置联锁条件,并使热氧化过程变得更安全,成了温度传感器的重要使命,如何准确选择和使用,必须根据工艺要求,选择可靠的、稳定的温度测量设备,这也是我们生产厂家的安全设计使命之一。

来源:环保



标签:  RTO 催化燃烧