Как измерить температуру большой трубы, используя металлическое кольцо для ее стягивания?
При измерении температуры поверхности на больших трубах (трубопроводах) процесс стягивания металлическим кольцом называется «хомутовым креплением» (Hoop-type / Clamp-type Installation). Это типичный неинвазивный (неразрушающий) метод измерения температуры трубопровода.
Ниже приведены физические концепции, общий технический принцип и конкретные инструкции по хомутовому креплению:
1. Физические и инженерные принципы хомутового измерения температуры
На промышленных объектах, чтобы избежать сверления или сварки на трубопроводе, которые могут нарушить его несущую структуру, для фиксации датчика температуры на внешней стенке трубы обычно используют хомуты или стяжки из нержавеющей стали.
Основные этапы и принципы работы:
- Очистка поверхности и снижение контактного теплового сопротивления:
Микроскопически поверхность трубы и защитная трубка датчика температуры не являются абсолютно гладкими. Если их приложить непосредственно друг к другу, образующиеся воздушные зазоры создадут огромное контактное тепловое сопротивление. Перед установкой необходимо удалить ржавчину или краску с поверхности трубы, а также нанести тонкий и равномерный слой теплопроводящей смазки или поместить теплопроводящую прокладку на контактную поверхность между датчиком и стенкой трубы, чтобы повысить эффективность теплопередачи. - Радиальное механическое стягивание (затягивание):
Используйте хомут (Worm Drive Hose Clamp) или стяжку из нержавеющей стали, чтобы охватить трубу. Поместите чувствительный к температуре конец датчика (например, измерительный участок датчика на основе волоконного брэгговского интерферометра) между трубой и хомутом. Затягивайте болт на хомуте по часовой стрелке с помощью отвертки, торцевого ключа или специального натяжителя. Вращение болта натягивает стальную ленту, уменьшая диаметр металлического кольца и прикладывая равномерное радиальное давление к датчику, плотно прижимая его к внешней стенке трубы. - Теплоизоляция (утепление):
После затягивания металлического кольца необходимо обернуть хомут и датчик снаружи теплоизоляционным материалом (изоляционным слоем). Это предотвратит отвод тепла внешними потоками воздуха и обеспечит, чтобы температура поверхности, измеряемая датчиком, была максимально близка к реальной температуре среды внутри трубы.
2. Соответствующие официальные продукты и оснастка OFSCN® (大成永盛)
В процессе «стягивания» традиционные хрупкие датчики температуры (например, с герметизацией стеклом или слабой механической прочностью) легко разрушаются под действием радиального сжимающего напряжения. 大成永盛 (OFSCN®) предлагает оптические датчики на основе волоконных брэгговских интерферометров (FBG) с высокой прочностью, герметизированные в бесшовной стальной трубе, а также монтажные приспособления, специально разработанные для установки на такие трубы.
A. Оптические датчики на основе волоконных брэгговских интерферометров (FBG) (бесшовная стальная труба с высокой стойкостью к давлению)
Эти датчики по умолчанию герметизированы в бесшовной трубе из нержавеющей стали 316L, обладают отличной устойчивостью к давлению и механическому сжатию, и полностью выдерживают силу затяжки металлического хомута.
- OFSCN® 300°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor: Стандартный внешний диаметр всего 0.9\text{ mm} (настраиваемый до 0.5\text{ mm}), рабочий диапазон температур от -200\text{ }^\circ\text{C} до 300\text{ }^\circ\text{C}.
- OFSCN® 500°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor: Стандартный внешний диаметр 0.9\text{ mm} (настраиваемый до 0.5\text{ mm}), рабочий диапазон температур от -200\text{ }^\circ\text{C} до 500\text{ }^\circ\text{C}.
- OFSCN® 800°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor: Стандартный внешний диаметр не более 1.1\text{ mm} (настраиваемый до 0.5\text{ mm}), рабочий диапазон температур от -270\text{ }^\circ\text{C} до 800\text{ }^\circ\text{C}.
B. Монтажное приспособление
Для точного позиционирования и предотвращения бокового смещения датчика во время затягивания обычно используется OFSCN® Installation Fixture:
3. Замечания по монтажу
- Предотвращение повреждения от сдвига:
При затягивании металлическим кольцом следует избегать прямого приложения края кольца к хвостовой части датчика (выводу сигнала). Жесткий край металлического кольца может создать силу сдвига на оптоволокно при приложении нагрузки. Хвостовая часть должна быть дополнительно защищена термостойкой лентой. - Контроль крутящего момента затяжки:
Хотя бесшовная стальная труба очень прочна, нет необходимости прилагать чрезмерное усилие при затягивании болтов. Достаточно обеспечить, чтобы датчик невозможно было сдвинуть вручную с поверхности трубы, и чтобы теплопроводящая смазка была равномерно распределена.