CN100498251C - 可在线更换的热电偶装置 - Google Patents

Abstract

可在线更换的热电偶装置由热电偶和固定装置所组成，热电偶为活塞式热电偶(1)，固定装置为固定套(2)和用于更换活塞式热电偶(1)的换装筒(3)；其中活塞式热电偶(1)由非金属热电偶保护套(11-A)、金属热电偶保护套(11-B)、定位滑块(12)、活塞结构的尾部(13)、接线盒腔室(14)、接线盒压盖(15)组成，固定套(2)套在活塞结构的尾部(13)的外面，固定套(2)的前端通过连接法兰(21)与外部设备的第一法兰接口(4)相连接，固定套(2)的后端通过外套螺母(26)将活塞式热电偶(1)盖在固定套(2)的内腔中。本发明可在线更换的热电偶装置，使得热电偶在类似上述使用的环境中，一旦损坏，可以立即在线(不用停炉)更换。

Description

可在线更换的热电偶装置

技术领域

本发明涉及一种可在线更换的热电偶和配套装置，属于温度传感器制造的技术领域。

背景技术

在许多使用工业燃烧炉的生产工艺中，通常使用热电偶作为测量温度的(1100~1600℃)元件。在高温下工作的热电偶，它的寿命是有一定限度的，当热电偶损坏时，就要进行更换。但是，目前工业燃烧炉使用的热电偶都是通过法兰与设备接口直接相连。对于燃烧炉内的压力为正压，而且被燃烧的气体为有毒的化学物质时，一旦热电偶损坏就无法进行在线更换，因为拆卸会导致高温的有毒有害气体溢出，对操作人员和环境的安全造成威胁。

以石化工业的酸性气体燃烧炉为例，其内部燃烧的气体压力约0.04Mpa，燃烧温度1300~1400℃，主要成分是有毒的硫化氢(H2S)气体。当安装在炉体上的热电偶损坏时，目前尚无法在线更换，只有停炉以后才可以进行。但是，通常这样的燃烧炉要运行三年左右才进行停炉检修。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种可在线更换的热电偶装置，使得热电偶在类似上述使用的环境中，一旦损坏，可以立即在线(不用停炉)更换。

技术方案：本发明的可在线更换的热电偶装置，由热电偶和固定装置所组成，所述的热电偶为活塞式热电偶，固定装置为固定套和用于更换活塞式热电偶的换装筒；其中活塞式热电偶由非金属热电偶保护套、金属热电偶保护套、定位滑块、活塞结构的尾部、接线盒腔室、接线盒压盖组成，非金属热电偶保护套位于活塞式热电偶的前端，金属热电偶保护套位于活塞式热电偶的中部，金属热电偶保护套的前端套在非金属热电偶保护套的后端，金属热电偶保护套前端外套有定位滑块，金属热电偶保护套后端外套有活塞结构的尾部，活塞结构的尾部的内腔为接线盒腔室，在活塞结构的尾部的后端为接线盒压盖；固定套套在活塞结构的尾部的外面，固定套的前端通过连接法兰与外部设备的第一法兰接口相连接，固定套的后端通过外套螺母将活塞式热电偶盖在固定套的内腔中。用于更换活塞式热电偶的换装筒包括装筒套管、换装筒锁紧螺母、端盖和推拉杆，在装筒套管的前端设有换装筒锁紧螺母，在装筒套管的后端设有端盖，推拉杆位于装筒套管中。

有益效果：本发明是一种可以在线更换的热电偶装置，使得热电偶在实际使用过程中，一旦损坏，可以立即在线(不用停炉)更换。

活塞式热电偶的尾部与普通热电偶不同，被设计成活塞结构，它可以在热电偶固定套内部滑动。为保证滑动密封，活塞上嵌有O型橡胶圈。活塞式热电偶插入固定套后，通过顺时针旋转位于最尾部的外套螺母，使活塞式热电偶和固定套进行紧密的连接固定。活塞式热电偶尾部的活塞内部，设计成用于接线的接线盒。

热电偶固定套和换装筒是为了保证活塞式热电偶正常工作及在线更换的配套部件。固定套的功能是：第一，通过它的法兰，实现与工艺设备接口(通常是隔离球阀)的连接。第二、通过外套螺母完成与热活塞式电偶的固定连接。第三、更换活塞式热电偶时，通过它尾部的外螺纹接口，实现与换装筒内螺纹的连接。限位螺栓和视镜是固定套上的部件，这两个部件都是为方便活塞式热电偶的更换和操作安全而设置的。换装筒的功能是在线更换的时候，通过换装筒提供活塞式热电偶移动的气缸通道，同时起到保证换装时的安全作用。

热电偶保护套设计成由两部分组成。即由非金属保护套和金属保护套构成，降低了热电偶保护套损坏的可能。

附图说明

图1是活塞式热电偶的结构示意图，其中有：非金属热电偶保护套11-A、金属热电偶保护套11-B、定位滑块12、活塞结构的尾部13、接线盒腔室14、接线盒压盖15。

图2是活塞式热电偶固定套的结构示意图，其中有：连接法兰21、定位滑块限位螺栓22、活塞限位螺栓23、视镜24、套体25、外套螺母26。

图3是活塞式热电偶的换装筒的结构示意图，其中有：装筒套管31、换装筒锁紧螺母32、端盖33、推拉杆34。

图4是活塞式热电偶现场安装的示意图，其中除了活塞式热电偶和活塞式热电偶固定套之外，还有安装现场的一些其它设备与部件，其中有：第一法兰接口4、隔离球阀5、第二法兰接口6、氮气入口7、炉壁8、炉内衬里9。

具体实施方式

热电偶保护套：热电偶保护套是用来保护测量元件—热电偶丝的套管，由于炉膛温度很高，通常使用耐高温的非金属材料如刚玉，这类材料质地比较脆，当保护套较长时，安装过程中发生机械碰撞或挤压，容易造成保护套破碎。为加强热电偶保护套的整体强度，减少在安装过程中发生破碎的可能，我们将热电偶保护套设计成由两部分组成。即该保护套由非金属保护套即非金属热电偶保护套11-A和金属保护套即金属热电偶保护套11-B构成。其中金属保护套由耐高温的2520不锈钢制成，之所以可以采用金属材质，是因为有保护氮气不断的进入炉内，使金属保护套部分的温度低于760℃。非金属保护套由刚玉制成。两者通过特殊粘结方式联结。根据实际使用的条件，应将非金属部分的套管长度设计的尽可能短。一般金属部分的长度以插到炉壁保温层的厚度的一半处。

定位滑块：定位滑块的设计目的是，保证在安装过程中，热电偶套管的中心线不偏离换装筒的中心线。可以防止安装过程中，由于非金属部分的套管偏离中心而碰到接管内壁、阀门内件和炉膛内壁导致的破碎。定位滑块在热电偶安装之前时所在的位置参见图2。定位滑块的材质为304不锈钢或聚四氟，热电偶安装时，定位滑块和活塞式热电偶一起沿换装筒内向活塞式热电偶固定套方向移动(通过使用推拉杆)。

活塞结构的尾部：活塞式热电偶被设计成活塞形状，由304不锈钢制成。在活塞结构的尾部被设计成空腔结构，以方便热电偶的接线。

接线盒腔室：接线盒腔室被设计在活塞式热电偶的尾部中，在接线盒腔室中固定有一连接端子，通过连接端子将热电偶丝与外接的信号线相连接。

接线盒压盖：在接线盒腔室的尾部设计有一个金属的圆形的接线盒压盖，通过螺纹与接线盒相连接，起到封闭接线盒腔室的作用。信号线通过接线盒压盖中心的圆孔引出，方便连接。

这几个部件的材质为304不锈钢，制造图参见图纸附件。

活塞式热电偶固定套的组成(该部分结构可以见图3。)

连接法兰：在活塞式热电偶固定套的前端有连接法兰，其规格与球阀法兰相同，实现与工艺设备接口(通常是隔离球阀)的连接，连接法兰是采用碳钢制成，焊接在活塞式热电偶固定套的前端。

定位滑块限位螺栓：在活塞式热电偶固定套上安装有定位滑块限位螺栓，用于使定位滑块在安装活塞式热电偶时，由于该限位螺栓的作用使得定位滑块的位置固定，在旋转热电偶时(通过使用推拉杆)，使得定位滑块能够脱离热电偶保护套。

活塞限位螺栓：在活塞式热电偶固定套上安装有活塞限位螺栓，该螺栓主要保证活塞式热电偶在换装时，在拆下外套螺母以后，不会因为受炉内气体和保护氮气的综合压力作用下，脱离固定套。从而防止有害气体泄漏而造成的危害。

视镜：在活塞式热电偶固定套上配置有视镜，通过视镜可以观察到安装和拆卸过程中热电偶的位置，以方便活塞式热电偶的更换。制造图参见图纸附件。

套体：活塞式热电偶固定套的套管起固定和支撑热电偶的作用。在热电偶固定套的套管尾部有外螺纹接口，在安装和更换时，实现与换装筒锁紧螺母的连接。制造图参见图纸附件。

外套螺母：活塞式热电偶安装基本就位以后，外套螺母通过固定套的套管尾部的外螺纹将热活塞式电偶压紧，保证热电偶整体的气密性并防止灰尘进入固定套内。制造图参见图纸附件。

活塞式热电偶换装筒的组成(该部分的结构可见图4)

换装筒套管：换装筒套管可以支撑和固定热电偶，以方便活塞式热电偶的换装，该换装筒套管由碳钢制成。

换装筒锁紧螺母：活塞式热电偶换装筒上装有换装筒锁紧螺母，该锁紧螺母可以将换装筒和固定套紧密连接，形成活塞式热电偶后移的气缸通道。

端盖：活塞式热电偶换装筒的尾部装有端盖，该端盖也是活塞式热电偶的限位装置，可防止热电偶脱离换装筒，以保证安全。

推拉杆：活塞式热电偶换装筒中配有推拉杆，通过推动推拉杆可以移动和旋转活塞式热电偶，从而方便热电偶的换装。

可在线更换的热电偶装置由热电偶和固定装置所组成，所述的热电偶为活塞式热电偶1，固定装置为固定套2和用于更换活塞式热电偶1的换装筒3；其中活塞式热电偶1由非金属热电偶保护套11-A、金属热电偶保护套11-B、定位滑块12、活塞结构的尾部13、接线盒腔室14、接线盒压盖15组成，非金属热电偶保护套11-A位于活塞式热电偶1的前端，金属热电偶保护套11-B位于活塞式热电偶1的中部，金属热电偶保护套11-B的前端套在非金属热电偶保护套11-A的后端，金属热电偶保护套11-B前端外套有定位滑块12，金属热电偶保护套11-B后端外套有活塞结构的尾部13，活塞结构的尾部13的内腔为接线盒腔室14，在活塞结构的尾部13的后端为接线盒压盖15；固定套2套在活塞结构的尾部13的外面，固定套2的前端通过连接法兰21与外部设备的第一法兰接口4相连接，固定套2的后端通过外套螺母26将活塞式热电偶1盖在固定套2的内腔中。用于更换活塞式热电偶1的换装筒3包括装筒套管31、换装筒锁紧螺母32、端盖33和推拉杆34，在装筒套管31的前端设有换装筒锁紧螺母32，在装筒套管31的后端设有端盖33，推拉杆34位于装筒套管31中。

在更换热电偶时，先松开固定套上的外套螺母，使活塞式热电偶脱离与固定套的固定连接；由于受炉内气体和保护氮气综合压力(约0.05Mpa)的作用，会使活塞式热电偶向外移动，在限位螺栓的限制下，活塞式热电偶不会脱离固定套，从而防止有害气体泄漏。下一步，打开接线盒压盖拆除连接电缆，再将接线盒压盖上好。然后将活塞式热电偶推拉杆与活塞式热电偶尾部接线盒压盖上的内螺纹连接，然后套上换装筒，将换装筒锁紧螺母与固定套连接，形成活塞式热电偶后移的气缸通道。这时旋松限位螺栓，使限位螺栓的限位作用消失，热电偶会通过换装筒向外移动，外移的速度取决于气缸的摩擦力和气阻的大小。换装筒端盖上的推拉杆通过孔与推拉杆之间的间隙，决定了气阻的大小。换装筒端盖也是活塞式热电偶的限位装置，可防止热电偶脱离换装桶，以保证安全。活塞式热电偶抽出后，立即关闭隔离球阀；然后将换装筒拆下，接着取出有故障的热电偶。如果活塞式热电偶不能靠炉内气压移出，可以使用推拉杆将其抽出。

更换新的活塞式热电偶是个相反的安装过程。由于热电偶的长度较长，为保证质地很脆的刚玉套管在安装时不会碰到更换通道的内壁(包括换装桶内壁、固定套内壁、球阀的球孔内壁、设备上法兰接管内壁和炉内衬里)而断裂，一定要使整支电偶在换装通道内有较好的同心度。为此，本发明装置中设计了一个(同心)定位滑块。先将安装活塞式热电偶使用的定位滑块的内螺纹和电偶金属保护管上的外螺纹连接，将它和活塞式热电偶一起推入换装筒，然后将换装筒和固定套连接好，再慢慢打开隔离球阀，接着推动推拉杆，将热电偶向固定套方向推入。当滑块将要行进到固定套顶部时，由于滑块限位螺栓的阻挡，热电偶将不能继续推进，这时应通过推拉杆的旋转，使伸进固定套内的滑块限位螺栓进入滑块限位槽。这样滑块将接触到固定套顶部而不会继续旋转，随着推拉杆的继续旋转，热电偶保护管上的螺纹将脱离滑块，此后便可以继续推入。当从视镜观察到热电偶的前气缸已经通过视镜时，将限位螺栓拧紧，使限位产生作用。然后拆下换装筒，连接电缆，最后通过顺时针旋转位于尾部的外套螺母，使活塞式热电偶和固定套进行紧密的连接固定。在整个更换过程中，保护氮气不可以关闭。

这样，通过固定套和换装筒，就可以对这种新型活塞式热电偶进行在线更换，方便了现场的检修。

Claims (2)

1.一种可在线更换的热电偶装置，由热电偶和固定装置所组成，其特征在于所述的热电偶应用场合是高温、正压、有毒气体燃烧炉，为活塞式热电偶(1)，固定装置为固定套(2)和用于更换活塞式热电偶(1)的换装筒(3)；其中活塞式热电偶(1)由非金属热电偶保护套(11-A)、金属热电偶保护套(11-B)、定位滑块(12)、活塞结构的尾部(13)、接线盒腔室(14)、接线盒压盖(15)组成，非金属热电偶保护套(11-A)位于活塞式热电偶(1)的前端，金属热电偶保护套(11-B)位于活塞式热电偶(1)的中部，金属热电偶保护套(11-B)的前端套接在非金属热电偶保护套(11-A)的后端，金属热电偶保护套(11-B)前端外套有定位滑块(12)，金属热电偶保护套(11-B)后端外套有活塞结构的尾部(13)，活塞结构的尾部(13)的内腔为接线盒腔室(14)，在活塞结构的尾部(13)的后端为接线盒压盖(15)；固定套(2)套在活塞结构的尾部(13)的外面，固定套(2)的前端通过连接法兰(21)与外部设备的第一法兰接口(4)相连接，固定套(2)的后端通过外套螺母(26)将活塞式热电偶(1)盖在固定套(2)的内腔中；

在固定套上安装有活塞限位螺栓(23)，保证活塞式热电偶在换装时，在拆下外套螺母以后，不会因为受炉内气体和保护氮气的综合压力作用下，脱离固定套，从而防止有害气体泄漏而造成的危害；

在固定套上安装有定位滑块限位螺栓，用于使定位滑块在安装活塞式热电偶时，由于该限位螺栓的作用使得定位滑块的位置固定，在旋转活塞式热电偶时，使得定位滑块能够脱离金属热电偶保护套(11-B)。

2.根据权利要求1所述的可在线更换的热电偶装置，其特征在于用于更换活塞式热电偶(1)的换装筒(3)包括装筒套管(31)、换装筒锁紧螺母(32)、端盖(33)和推拉杆(34)，在装筒套管(31)的前端设有换装筒锁紧螺母(32)，在装筒套管(31)的后端设有端盖(33)，推拉杆(34)位于装筒套管(31)中。

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