非侵入性测量在制造应用中的好处

温度作为工业过程效率和安全指标的重要性，使得尽可能广泛地测量温度变得很重要。在许多情况下，温度计套管是首选的解决方案。从本质上讲，它们是金属护套，保护测量传感器免受被测量过程的影响，并广泛用于温度测量应用-从食品和饮料到石油和天然气。

尽管是许多过程操作人员的首选解决方案，但温度计套管可能存在问题。持续暴露于工艺介质中，特别是那些高速移动和/或含有高水平研磨性颗粒物质的介质，可能导致磨损，从而导致传感器失效或断裂。如果检测到故障，则需要关闭该进程以维护或更换设备。虽然专业的选择提供更高的电阻，异国情调的性质所使用的材料可以大大增加总采购价格。

在安装热电偶套管时，断裂也是一个问题。为了使热电偶套管与工艺介质直接接触，需要在管道上钻一个孔，这就需要关闭工艺。

当涉及到规格和安装时，也会出现并发症，错误的插入选择，不正确的插入长度或接触不良都会增加测量误差的风险。如果没有在同一位置安装第二个热电偶套管来比较和验证读数，则可能无法检测到这些错误，从而可能在过程的其他地方造成问题和后续损坏。

为了解决这些问题和其他问题，ASME PTC 19.3 TW-2016等标准已经收紧，这些标准控制了热电偶套管的稳定性，增加了工程成本，并在某些情况下限制了传统热电偶套管的应用。

无创测量解决方案

一种新型的测量装置已经出现，可用于许多工业测量应用，以减少设置新的温度测量点的复杂性，时间和成本。例如，ABB的非侵入式温度解决方案不需要将温度传感器插入管道中，而是使用管道本身作为温度传感器来产生精确的过程温度读数。

这可以通过两个步骤实现。第一步包括预测工艺和管道表面温度之间的温差。利用管道的几何参数和材料参数，再加上流体的流速、粘度和密度，可以精确地模拟管道内的热场。这些模型表明，对于金属管道中的湍流流动介质，过程的体温与管道的表面温度之间的温差可以忽略不计，但可以计算。这个条件占了工业中大多数的工艺条件。

非侵入性温度测量对温度应用的潜在适用性可以使用工程工具进行评估。管道和流动特性的数据可用于评估非侵入式传感器对热电偶的可能性能，使工程师能够做出明智的决定，哪种技术将为其应用提供最佳性能。

该工具最近被一家化学品生产商使用，该生产商希望确保其过程(涉及高粘性聚合物液体)不会低于给定温度。该公司之前在侵入式温度计套管的磨损和产品质量方面遇到了重大挑战。

第二步是对管道表面温度进行简单、可重复、可靠的表面测量。传统的“皮肤温度”传感器测量管壁温度，是实现这一目标的一种方法。然而，这些设备的性能可能受到各种因素的阻碍，包括由环境条件引起的潜在不准确性。

非侵入式传感器可以通过使用双传感器结构来消除这些缺点，其中一个传感器与管道表面接触，另一个传感器测量附近的环境温度条件。

产生的数据然后由软件使用，该软件补偿接触电阻和环境影响，以实时计算过程介质的精确温度测量。通过将环境条件数据与预测液体或类液体介质在金属管道湍流状态下流动行为的模型相结合，提高了表面测量的准确性和响应性，从而实现了与传统侵入设备相当的性能。

节省时间和成本

这种非侵入式温度测量新方法的一个关键优势是降低了成本，与传统的热电套管安装相比，可节省高达75%的潜在资本支出。

这些节省的大部分是由于传感器易于安装的性质。使用两个卡箍可以在不穿透管道的情况下连接传感器。所需的绝缘量也减少了，只需要覆盖设备的脚。因此，传感器通常可以在一小时内安装完毕，使操作人员能够快速安装和运行。

在规范方面也几乎不需要做什么工作。消除的一个主要领域是需要进行尾流频率计算，这是侵入式装置评估传感器尺寸和需要使用的结构材料等标准所必需的。这种计算的需要，加上相关的工艺调整，通常会使温度计套管的总价格增加两到三倍，超过其材料成本。

在检查热电偶性能和精度时，也可以节省成本。非侵入式温度传感器固有的安装和成本效益使其成为验证温度计套管和其他非侵入式传感器测量结果的理想选择。如果非侵入式传感器向安装的设备提供的读数存在很大差异，这可能表明存在需要调查的问题。以前，实现这一目标的唯一方法是安装额外的温度计套管，这带来了所有随之而来的缺点。

随着非侵入式温度测量理念的普及，公司将能够改变测量方式，以扩大流动状态和具有更复杂传热行为的流体的范围，同时具有与温度计套管相同的准确性、可靠性和响应性。因此，如果您正在考虑使用热电偶，现在可能是考虑切换到非侵入性测量的最佳时机。

-这最初出现在欧洲控制工程网站．编辑克里斯·瓦夫拉，网络内容经理，控制工程、CFE媒体与技术、cvavra@cfemedia.com．

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