通过最佳实践克服温度测量安装方面的挑战

你们已经设计并购买了最佳的温度测量系统，以满足你们工艺的性能要求。你的任务完成了，对吧?错误，因为如果安装不正确，实际测量结果可能远远达不到预期。现场安装技术人员必须了解所做的设计决策，以确保“已安装”细节符合“设计”规范。

正确安装的最佳实践

温度系统(带有连接头、热电偶和变送器的传感器)的有效性取决于几个因素，包括正确的安装。如果你不是设计工程师，你可能不知道关于安装位置、安装风格、浸泡深度应该是多少，或者预期安装位置的环境条件是什么。因此，应考虑几个安装因素，包括安装、穿透点、插入长度、安装和安装接线。

以下是工程温度系统和安装要求的一些考虑因素:

1.定位穿透点-首先定位一个合适的测量点，该测量点代表所需的测量，并且是可到达的。确定管道或容器的尺寸，绝缘厚度，以及是否存在可能妨碍热电偶安装和将来维护或更换的周围结构。考虑到整个组件的尺寸，包括一个完整安装的变送器或连接头。

对于静态混合器、热交换器或其他产生湍流的元件的下游安装，插入点必须在足够远的下游，在那里流已经重新组合成均匀的混合物，流动平稳。一般来说，下游距离约等于25个管径就足够了。

对于其他一些困难的应用，如层流的粘性流体，管壁的温度与中心线的温度不同，需要特别考虑。插入长度对于在中心线处获得流体的代表性部分至关重要。在考虑三通管件安装或角度插入的情况下，小管径会带来更多挑战。

在选择了合适的位置后，确定在切割安装井之前是否需要对管道或容器进行排水和清洁。确保获得适当的许可和批准。

2.验证插入长度和其他尺寸——尽管设计工程师已经根据手头的信息决定了热电套管的安装和插入长度，但安装技术人员有责任验证管道或储罐的直径尺寸，以确定所提供的热电套管具有正确的插入长度。没有标准公式来确定热电偶套管的插入长度。相反，有一些常见的做法，加工工业工厂遵循良好的工程判断。理想情况下，热电偶井的尖端应位于最佳工艺点，通常靠近中心线，其流动条件代表真实的工艺温度。为了获得最佳性能，插入管道的长度一般为空气或气体热电套管直径的10倍，液体热电套管直径的5倍。

热电偶的其他尺寸可以通过考虑以下因素来验证:

• 绝缘厚度
• 连接类型
• 滞后长度，和
• 任何需要的延伸长度，以突出通过绝缘层。

注意连接头或整体变送器外壳尺寸增加到与安装地点附近结构或设备的干扰有关的延伸长度。(参见图1。)

3.安装组件-在设计阶段，工程师将决定使用螺纹、焊接或法兰式热电偶套管的安装方式，以满足所需的压力等级、流体速度、流体类型、符合规范和标准以及工厂管道规格和偏好的工艺条件。考虑到响应速度，机械强度和尾流频率问题，将导致使用直线，锥形或阶梯式热电偶剖面的决定。

4.安装布线—在选择如何将信号可靠地从现场传感器传输到具有应用所需性能水平的控制系统时，有几个选项需要考虑。图2显示了最常见的选择。

最常见和首选的安装是与传感器和热电偶集成安装的变送器。在其他情况下，变送器单独安装，但靠近传感器-热电偶组件。

或者，传感器通过扭曲的屏蔽双线电缆连接到编组柜。从那里，一个多对捆绑包通常会跑回控制室。理想情况下，在项目的设计阶段就指定了适当的电缆类型。在所有情况下，导线都应绞合，并用符合布线盘安装环境条件的外绝缘护套进行屏蔽。对于多导体电缆，有许多设计。一种常见的设计是单独屏蔽对，带有排水线的整体屏蔽，以最大限度地保护噪音，并具有整体绝缘护套。

传感器导线和输出电缆应穿过导管和配件，并通过导管密封进入变送器外壳和接线盒。

接地和防雷

适当的接地和电涌保护可以大大提高性能。这里有一些改善结果的最佳做法。

遵循正确的接地和屏蔽做法-每个工艺设施都有自己的接地和屏蔽正确安装指南。在实际和适当的情况下，应遵循这些指导方针。然而，谨慎的做法可能是验证这些指导方针是否适合您的安装，如果对如何进行有疑问，请咨询现场电气团队负责人和/或参考以下指导方针。

选项1。带两个单独接地点的远程安装-如果有提供，只在再安装安装头连接传感器屏蔽，并确保它没有连接到任何其他点，并且与任何接地设备进行电气隔离。信号线屏蔽只在电源端与仪器系统接地点接地，并确保发射端与系统接地端进行严密隔离。(参见图3。)

第二个选项。带连续屏蔽的远程安装-仅将传感器屏蔽连接到信号电缆屏蔽，并确保其与发射机和所有其他现场设备绝缘。或者，信号线屏蔽只在电源端连接到仪表系统地。(参见图4。)

选项3。整体安装-仅将电源端的信号布线屏蔽接地到仪器系统地，确保它与发射机外壳和所有其他现场设备绝缘。这是用于整体安装安装。(参见图5。)

另一个提示:仪器系统接地不应连接到电源接线接地，因为电源接线接地可能携带噪声、浪涌和尖峰，从而干扰测量信号和/或损坏发射机。仪表系统接地必须是一个非常低的电阻路径到接地棒或栅极。

瞬态和浪涌保护

在许多植物环境中，雷电和其他瞬态过电压事件引起的浪涌会导致高电压水平的尖峰和浪涌。增加防止测量误差或由这些浪涌引起的损坏的保护可能是一个谨慎的考虑。高端变送器提供瞬态抑制选项，可以整体安装在外壳内。(参见图6。)

配置与校准

根据订购规格，传感器和变送器组件可能已经根据特定的工艺要求进行了工厂配置和校准，但如果没有明确说明，请不要以为已经发生了。总是建议对所有设置进行验证，以确保它们符合回路图纸的最新版本。供应商的用户手册将提供诸如测距、警报、警报、阻尼和诊断等方面的指导。

一旦配置好变送器，可能需要进行校准。此校准可能已由制造商执行，在这种情况下不应更改。然而，通过使用温度浴或块在其范围内测试系统来验证传感器-变送器的完整性可能是一个很好的实践。

调试

多年来，调试一直被称为“敲出系统”或“循环检查系统”。不管你的机构里叫什么，任务都是一样的。它包括在现场和控制室两端验证每个环路的每个连接是否正确固定，标记和连接。它还包括对每个循环的操作检查，以验证所有设置是否正确设置，以及设计的功能是否已实现。环路表和仪器规格表的广泛使用有助于指导这一程序。对于SIS(安全仪表系统)，必须完整地记录此程序。

确保最佳的性能和精度

在安装系统之前，明智的做法可能是查看此指南，以验证将要安装的设计是预期应用程序的最佳选择。如果需要进行任何更改，则在车间而不是在现场更改它的成本更低。

确保温度测量系统的最佳精度和性能的一些更关键的技巧包括:

• 对于许多应用，除非温度范围超过600°C，否则适当指定的RTD传感器应该是首选。高达850°C，选择是应用驱动;在850°C以上，热电偶是唯一实用的选择。
• 尽可能将传感器与变送器整体安装，以尽量减少传感器引线上的噪声拾取。
• 使用双室外壳的发射机，以尽量减少环境对发射机的影响。
• 使用阶梯式热电偶套管以获得最快的响应。
• 执行尾迹频率分析，以确保选择合适的热电偶结构，以承受工艺流体流过热电偶时涡流脱落引起的振动。
• 指定传感器-变送器匹配，其中变送器配置为使用传感器特定的CVD常数，该常数表征传感器，从而提供出色的测量精度。
• 考虑使用双元件传感器或两个单独的传感器进行冗余和漂移监测。
• 对于电气噪声环境中的安装，应指定瞬态保护。
• 考虑指定和使用变送器智能过滤、诊断和其他选项，以增强测量的完整性、可靠性和准确性。

设计满足安装要求

通常情况下，设计和仪表规范是在p&id和其他图纸最终确定之前完成的。因此，对于安装团队来说，验证设计工程师指定的系统是否符合应用程序的实际最终设计要求总是很重要的。测量越关键，就越应该注意每一个安装细节。

与延迟启动或需要计划外关机来更改系统或纠正安装问题相比，第一次就正确完成要容易得多，成本效益也高得多。

Ryan Leino是艾默生过程管理公司温度组Rosemount产品的高级营销工程师。

关键概念:

• 从温度系统中获得您期望的性能将取决于安装的仔细程度。
• 遵循一些简单的最佳实践将确保准确的性能和稳定的安装，并将维护问题降至最低。

在线

这是温度系列的第六部分。请阅读下面的早期部分。

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