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1 管道安装的热元件插入深度 1.1 温度元件设计的通用原则 (1) HG/T 20507 － 2014《自动化仪表选型设计规范》第4.1.2条:温度检测元件浸入深度的选择应以检测元件插至被测介质温度变化灵敏，且具有代表性的区域为原则［1］;当温度检测元件在满管流体管道上垂直安装或与管壁成45°角安装时，温度检测元件末端浸入管道内壁不应小于50mm，不宜大于125mm［2］；温度检测元件在设备上安装时，温度检测元件末端浸入设备内壁长度不应小于150mm。在烟道、炉膛及绝热材料砌体设备上安装时，应按实际需要选用。 (2) SH/T 3521-2013《石油化工仪表工程施工技术规程》中指出:6.4.1接触式温度检测仪表(热电偶、热电阻、双金属温度计、压力式温度计等)的测温元件应安装在能准确反映被测介质温度的位置；6.4.6插入深度应符合附录C。
(3) 根据《自控安装图册》 HG/T 21581-2012-KH04册，5.3条规定：测温元件在管道、设备上的插入深度或保护套管长度，应根据具体工况计算确定。安装示意图见图 1 。
图1 用可动外螺纹固定的双金属温度计安装示意图 （4）GB/T 50892-2013 《油气田及管道工程仪表控制系统设计规范》第6条：温度测量仪表的插入深度应符合下列要求：1）在管道上的插入深度宜到管道中心。当管道直径大于DN250时，应根据具体工况计算确定，并应保证测温元件敏感段全部插入介质中；2）在设备上的插入深度应能保证精确测量介质温度，并不应与设备内构件碰撞；3）在烟道、炉膛及绝热材料砌体设备上安装时，检测元件插入深度应根据具体工况计算确定。 1.2 讨论 (1)HG/T 20507 － 2014《自动化仪表选型设计规范》和SH/T 3521-2013《石油化工仪表工程施工技术规程》在小管径（DN250及以下）的管道，测温元件的插入深度一致-插入深度宜为管道内径的1/2，2/3，GB/T 50892-2013 《油气田及管道工程仪表控制系统设计规范》也佐证了上述两个文件要求；在大管径管道（DN250~DN400），测温元件的插入深度优先依据SH/T 3521-2013《石油化工仪表工程施工技术规程》，个人理由：一是管道中心测温最准，二是测温杆的长度最长为200mm，不涉及额外的成本和施工难度；对于超过DN400超大管径，需要整合考虑插入深度和安装位置，只要满足敏感测温段位于水流的主流范围内（1/3-1/2内径）就可以，因为插入深度过长，流速过大，那势必增加投资，二就是容易弯曲损坏。 （2）有些项目不是普通的钢管道，需要特殊考虑。例如，由中国五环工程有限公司设计的瓮福紫金磷酸装置中，测量介质为酸性循环水、氟硅酸、洗涤水、稀磷酸、磷矿浆、反应料浆、磷酸淤浆、磷石膏料浆、浓磷酸、稀硫酸，其管道采用的是钢骨架PE复合管，不能直接在管道上开孔，而需要在管道上接一段 PE复合管的异径三通，再通过法兰与热电阻、热电偶相连。此时温度元件的插入深度应考虑PE复合管异径三通的长度。 （3）在项目的实施过程中，曾出现过其他原因导致高压管线上的温度元件插入深度不够的情况。如某项目中，设计人员在设计过程中没有考虑到高压管线上管道的法兰需要与鞍座相连，鞍座再与管道相连，如此管道法兰面到管道的距离就已经大大超过仪表给管道提条件时要求的150mm，再加上高压大管道的壁厚大于40mm，造成这些管线上温度元件插入深度不够。 （4）若是采用高压法兰接口的安装形式，温度元件必须带耐压的外套管，耐压的外套管与安装法兰须制成一体形式，由温度元件制造商配套，温度元件的插入深度由制造商确定。 2 设备上安装的热元件插入深度 2.1 热元件插入深度的规范 (1) HG/T 20507 － 2014《自动化仪表选型设计规范》第4.1.2条:温度检测元件在设备上安装时，温度检测元件末端浸入设备内壁长度不应小于150mm。在烟道、炉膛及绝热材料砌体设备上安装时，应按实际需要选用。 (2)SH/T 3104-－ 2013《石油化工仪表安装设计规范》第5.2.5条:加热炉管表面热电偶的安装应符合下列要求：a）热电偶与炉膛应采用法兰连接；b）热电偶的长度应充分考虑炉管的受热膨胀因素；c）热电偶的刀刃状端部紧密焊接固定于炉管上，刀刃长度不少于50mm，在靠近刀刃处采用适当的金属卡子将热电偶焊接固定在炉管上;5.2.7条：耐磨热电偶末端 露出设备的外套管长度应为100 ～150 mm;5.2.8条：储罐上温度测量元件的插入深度不宜大于400mm，安装位置应高于罐内加热盘管600mm。在浮顶罐上安装的温度测量元件不应妨碍浮顶移动。 2.2 讨论 (1)设备安装的热元件插入深度如果在规范中有相应的描述，可按规范执行;如果规范中没有说明的情况，根据具体工况确定。 (2)需要注意的是，当在炉膛中插入深度过长时，应要求设备专业提供温度计套管，以用来避免温度计过长而造成的折断。炉膛内温度计套管见图2。
图2 炉膛内温度计套管详图 ［1］流体在管道中的流动由于流速不同会形成层流和湍流两种状态，流体的流速在管道中心处最大，靠近管壁处最小。当流速较小时流体分层流动，互不混合，称为层流。逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流线称为过渡流。当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动还有混合，这时的流体作不规则运动，有垂直于流管轴线方向的分速度产生，这种运动称为湍流。 在湍流状态，温度计只要穿过管壁处很薄的层流层，就可以测量到较均匀的介质温度变化。上游温度的变化首先在管道中心处感测到，然后才逐渐在管壁处感测到在管道1/3处感测到的温度变化与中心处相比只是极短的延迟（说明只要在水流的主流区范围内，都能精确测量流体温度），由于这样的原因温度计的插入深度是不一定都从管道中心算起的，尤其是对于大口径的管道（DN400以上），否则温度计很长，一是增加投资二是容易弯曲损坏。 ［2］影响双金属温度计插入深度的因素有两个。第一个是测量温度的范围，因为所测量的温度范围决定了双金属感应片的长短（双金属感应片安装在感温管的底部）。一般来说，从感温管尾部算起，至少50mm，即超过50mm的长度都是可以的。第二个跟双金属温度计的安装方式有关，例如说管道用的双金属温度计，如果管道上安装了连接底座（也称为螺母座、仪表连接头或取源部件）或者法兰等等，就要把这些配件的长度都算进去。（连接底座） ［3］双金属温度计主要规格参数（考虑插入深度也要参考规格参数）：
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