CN105716731B - 单管多点实芯铠装热电偶及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单管多点实芯铠装热电偶及其制作方法。单管多点实芯铠装热电偶包括保护套管、氧化镁瓷珠棒和多支裸体热电偶，氧化镁瓷珠棒有多个轴向设置的孔，多支裸体热电偶一一对应地伸入到多个孔中，氧化镁瓷珠棒设于保护套管中，氧化镁瓷珠棒的侧面和保护套管的内壁紧贴。制作方法为：预先用氧化镁瓷珠压制好带有多个孔的氧化镁瓷珠棒，装入多支裸体热电偶，将穿入有多支裸体热电偶的氧化镁瓷珠棒塞入到保护套管中，将保护套管的两头扎紧，加温后逐次变径拉拔成型。本发明的保护套管有较厚的管壁，每支裸体热电偶有较粗的偶丝直径，强度大，不易断裂，测温范围能满足要求，有很好的气密性，大大降低内泄漏风险。

Description

单管多点实芯铠装热电偶及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种有多个长短不同测温点的热电偶，尤其涉及一种不易断裂且气密性好的单管多点实芯铠装热电偶及其制作方法。

背景技术

在炼油化工、化学化工生产过程中有很多反应器，特别是汽、柴油加氢精制及加氢裂化反应器中，工作温度400℃以上、工作压力30Mpa左右，反应物流从反应器顶部进入，在催化剂的作用下物料间发生化学反应，放出热量，因此沿反应器轴向存在催化剂床层温升，需采用超高压、高温的多点铠装热电偶进行测温。多点铠装热电偶适用于存在温度梯度的环境，可同时测量多个位置或对位置的多处进行测量。

高压多点铠装热电偶在成型过程中，通常都采用将已经预制成型的不同长度、小直径、薄壁的微细铠装热电偶合并装在一根保护管内，再进行二次拉紧变径。即对于预制成型热电偶而言，各自有一个属于自己的铠装保护管，又共同拥有一个公共的保护管。这种方法制成的多点铠装热电偶，存在如下缺陷：

一、由于设备安装孔径受到一定的限制，法兰上安装的铠装热电偶数量同样也受到一定的限制，一个保护管的直径所限制的体积管内，要容纳诸多长短不一的铠装热电偶，只能将预制的铠装热电偶拉制成管壁薄、直径细的微细铠装热电偶，造成管壁薄、偶丝直径细、绝缘性能差的现象，导致热电偶测温范围满足不了要求(热电偶测温范围与它的长短无关，而与偶丝的直径相关)。

二、由于原来的多点铠装热电偶管壁薄、偶丝直径细，导致强度性能很差，故存在容易断裂的缺陷，还存在因不耐氢气腐蚀而易开裂的问题，使用寿命较短，同时给运输和安装都带来极大的不利。如果在运输、安装过程中，由于焊接原因导致法兰根部套管发生开裂或断裂，或者运行后如果有一个或两个铠装热电偶损坏，重新修复难度很大，一般需要更换整个多点铠装热电偶，造成严重损失和浪费。

三、由于原有的多点铠装热电偶是由预制的多个微细铠装热电偶组合而成，经二次拉制而成，但不管拉制得如何紧密，各支铠装热电偶之间还是存在一定的缝隙的，故整个多点铠装热电偶的气密性较差，在高温、高压状态下，强度和致密都成了问题，一旦最外面的保护套管开裂，就会导致高压氢气透过铠装热电偶之间的缝隙冲进接线箱，这是产生氢气套管内泄漏的最主要原因，对安全生产造成不小的隐患。

发明内容

本发明主要解决原有多点铠装热电偶存在管壁薄、偶丝直径细、强度差、易断裂、气密性较差、易内泄漏的技术问题；提供一种单管多点实芯铠装热电偶及其制作方法，所制作而成的单管多点实芯铠装热电偶的保护套管有较厚的管壁，增加每支裸体热电偶丝的直径，多支裸体热电偶通过密封氧化镁进行绝缘和固定，故强度大，不易断裂，提高气密性，降低泄漏风险。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的单管多点实芯铠装热电偶，包括保护套管、密封固定棒和多支裸体热电偶，密封固定棒设于所述的保护套管中，密封固定棒的侧面和保护套管的内壁紧贴，所述的裸体热电偶穿设在所述的密封固定棒中。本技术方案中，保护套管是多支裸体热电偶共同拥有的一个公共保护管，除此之外没有其它属于各支裸体热电偶自己的铠装保护管，因此可以增加保护套管内所容纳的裸体热电偶的偶丝直径，也可增加保护套管的管壁厚度，确保热电偶的测温范围满足要求，提高热电偶强度，使其不易断裂，延长使用寿命。密封固定棒既对多支裸体热电偶起到固定作用，又在多支裸体热电偶之间起到隔离和绝缘作用，而且密封固定棒的侧面和保护套管的内壁紧贴，有很好的致密性，有效避免氢气内泄漏的发生。

作为优选，所述的密封固定棒中设有多个轴向设置的通孔和/或盲孔，多支裸体热电偶一一对应地伸入到多个通孔和/或盲孔中，并且裸体热电偶的测温端和盲孔的孔底相抵。密封固定棒上开有安装裸体热电偶的孔，孔的孔径和裸体热电偶的直径相匹配，除此之外，密封固定棒是个实芯的整体，确保多支裸体热电偶安装牢固，有很好的绝缘性，又有很好的气密性，避免氢气内泄漏的发生，提高安全性。

作为优选，所述的多个盲孔的深度相异，即多个裸体热电偶的测温端位于密封固定棒中的深度相异。实现对有温度梯度的环境进行测量，可同时测量多个位置或对位置的多处进行测量。

作为优选，所述的多个盲孔的设置位置沿所述的密封固定棒的圆周均匀分布。多支裸体热电偶可按圆周分布一圈，也可分布为两圈、三圈等。均匀分布，既确保安装比较稳固，又确保测温比较准确。

作为优选，所述的密封固定棒为氧化镁瓷珠棒。密封固定棒是长短不一的一体结构，按孔的设计要求，由氧化镁瓷珠一次压制而成。

作为优选，所述的保护套管为不锈钢材质。强度好，耐高温、高压，有很好的耐腐蚀性能。

本发明的单管多点实芯铠装热电偶的制作方法，包括下列步骤：

①制作所述的密封固定棒；

②将所述的多支裸体热电偶定位穿入所述的密封固定棒中；

③将穿入有多支裸体热电偶的密封固定棒塞入到所述的保护套管中；

④将所述的保护套管的两头扎紧，加温后逐次变径拉拔成型。

本技术方案中，保护套管是多支裸体热电偶共同拥有的一个公共保护管，除此之外没有其它属于各支裸体热电偶自己的铠装保护管，因此可以增加保护套管内所容纳的裸体热电偶的偶丝直径，也可增加保护套管的管壁厚度，确保热电偶的测温范围满足要求，提高热电偶强度，使其不易断裂，延长使用寿命。密封固定棒既对多支裸体热电偶起到固定作用，又在多支裸体热电偶之间起到隔离和绝缘作用，而且密封固定棒的侧面和保护套管的内壁紧贴，有很好的致密性，有效避免氢气内泄漏的发生。

作为优选，所述的单管多点实芯铠装热电偶的密封固定棒中设有多个轴向设置的通孔和/或盲孔，盲孔开口于密封固定棒的顶面，多支裸体热电偶一一对应地伸入到多个通孔和/或盲孔中，并且热电偶的测温端和盲孔的孔底相抵，所述的密封固定棒为氧化镁瓷珠棒；

所述的步骤①为：制作有多个通孔和/或盲孔的氧化镁瓷珠棒，氧化镁瓷珠棒采用氧化镁压制而成，将预制好的氧化镁瓷珠棒晾干备用；

所述的步骤②为：将所述的裸体热电偶一一对应地伸入到已经晾干的氧化镁瓷珠棒的通孔和/或盲孔中。

氧化镁瓷珠棒一体成型，有很好的气密性，裸体热电偶安装牢固，绝缘性好。

本发明的有益效果是：保护套管有较厚的管壁，每支裸体热电偶有较粗的偶丝直径，强度大，不易断裂，测温范围能满足要求，而且多支裸体热电偶采用氧化镁瓷珠棒进行绝缘和固定，故有很好的气密性，大大降低内泄漏风险。

附图说明

图1是本发明的一种主视结构示意图。

图2是本发明的一种俯视结构示意图。

图中1.保护套管，2.密封固定棒，3.裸体热电偶，31.测温端。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的单管多点实芯铠装热电偶，如图1所示，包括保护套管1、密封固定棒2和10支裸体热电偶3，保护套管1由不锈钢材质制成，密封固定棒2为氧化镁瓷珠棒，如图2所示，氧化镁瓷珠棒中有20个轴向设置的通孔、盲孔，盲孔开口于氧化镁瓷珠棒的顶面，20个孔分布成里外两圈，外圈有14个，里圈有6个，每圈上的孔的设置位置沿氧化镁瓷珠棒的圆周均匀分布，10支裸体热电偶3一一对应地伸入到20个孔中，并且裸体热电偶3的测温端31和盲孔的孔底相抵。10支裸体热电偶构成10个测温点，每个测温点需要有正极和负极两个孔，即一支裸体热电偶需要两个盲孔，20个盲孔组成10组，同一组中的两个盲孔在氧化镁瓷珠棒中的深度相同，10组盲孔的深度各不相同，即10支裸体热电偶3的测温端31位于氧化镁瓷珠棒中的深度各不相同。氧化镁瓷珠棒安装在保护套管1中，氧化镁瓷珠棒的侧面和保护套管1的内壁紧密贴合。本实施例中，保护套管的外径为8mm、内径为6mm，保护套管的管壁厚度为1mm，裸体热电偶的偶丝直径为0.8mm。

上述单管多点实芯铠装热电偶的制作方法，包括下列步骤：

①制作密封固定棒2，制作有20个通孔、盲孔的氧化镁瓷珠棒，氧化镁瓷珠棒采用氧化镁压制而成，将压制好的氧化镁瓷珠棒晾干备用；

②将10支裸体热电偶3一一对应地伸入到已经晾干的氧化镁瓷珠棒的20个孔中，每1支裸体热电偶的正极、负极伸入到有相同深度的两个孔中，构成一个测温点；

③将安装好裸体热电偶3的氧化镁瓷珠棒塞入到保护套管1中；

④将保护套管1的两头扎紧，加温后逐次变径拉拔成型。

在整个制作过程中，拉制过程最应注意以下几点：1.加温是整个拉制过程中必不可少的，而且是很关键的；2.第一道拉制的温度与不锈钢保护套管的材质、直径、管壁厚度有直接关系；3.整个拉制过程中的直径、温度、延伸率、拉伸速度均要正确严格把关。

本发明中单管多点实芯铠装热电偶的成型是一个复杂的过程，先将裸体热电偶的偶丝在氧化镁磁棒上穿好(氧化镁磁棒是没有经过烧结的)，放进到直径比较大的不锈钢保护套管内，再经过多道拉制后，整个单管多点实芯铠装热电偶的直径逐渐变小，最后成型。比如一支Φ6mm的铠装热电偶，根据它要求有不同长度的几个测温点来决定预制保护套管的直径与壁厚，测温点数越多，需要装入的裸体热电偶越多，保护套管的直径就越大。如果这支Φ6mm的铠装热电偶只要三个不同长度的测温点、成型后的壁厚要求0.8mm，那么，预制保护套管的直径只要12mm，壁厚1.0mm就可以了，在保护套管内安装好穿好裸体热电偶的氧化镁磁棒后，第一道拉到直径10mm，第二道拉到直径8mm，第三道拉到直径6mm成型就可以了。如果这支Φ6mm的铠装热电偶要五、六个不同长度的测温点、壁厚要求1.0mm，那么，预制保护套管的直径要16mm，壁厚1.5mm了。原因有好几个，一个测温点的裸体热电偶要安装正极、负极偶丝的两个盲孔，六个测温点要12个盲孔的氧化镁磁棒，如果直径太小，没有办法来制作，所以保护套管的直径要加大到16mm才能完成。在保护套管内安装好穿好裸体热电偶的氧化镁磁棒后，拉制过程要经过从16mm-12mm-10mm-8mm-6mm的四道拉制才能完成。

拉制铠装热电偶的加温，是指预制不锈钢保护套管穿过拉丝模具前的温度，它与不锈钢保护套管的材质、所要求的壁厚等都有一定的关系。不锈钢材质就有好多种，耐温有800～1100℃不等，故拉制温度具体要根据保护套管材质耐温来决定，拉制过程中具体要经过几道拉制，也要根据成型后的直径、管壁厚度、测温点数量和氧化镁瓷珠棒的绝缘密度等来决定。

本发明的单管多点实芯铠装热电偶，与原来常规方法制作的铠装热电偶相比，在同样直径的情况下，本发明的单管多点实芯铠装热电偶的保护套管的管壁厚度增加了一倍，裸体热电偶的偶丝直径增加了近3倍，保护套管内的氧化镁瓷珠棒的致密性更是无法比拟。本发明的单管多点实芯铠装热电偶，强度大，不易断裂，使用寿命长，测温范围能满足要求，有很好的气密性，大大降低铠装热电偶的内泄漏风险，提高安全性。

Claims (6)

1.一种单管多点实芯铠装热电偶，其特征在于包括保护套管(1)、密封固定棒(2)和多支裸体热电偶(3)，密封固定棒(2)设于所述的保护套管(1)中，密封固定棒(2)的侧面和保护套管(1)的内壁紧贴，所述的裸体热电偶(3)穿设在所述的密封固定棒(2)中；所述的密封固定棒(2)中设有多个轴向设置的盲孔，盲孔开口于密封固定棒(2)的顶面，多支裸体热电偶(3)一一对应地伸入到多个盲孔中，并且裸体热电偶(3)的测温端(31)和盲孔的孔底相抵；所述的多个盲孔的深度相异，即多个裸体热电偶(3)的测温端(31)位于密封固定棒(2)中的深度相异。

2.根据权利要求1所述的单管多点实芯铠装热电偶，其特征在于所述的多个盲孔的设置位置沿所述的密封固定棒(2)的圆周均匀分布。

3.根据权利要求1所述的单管多点实芯铠装热电偶，其特征在于所述的密封固定棒(2)为氧化镁瓷珠棒。

4.根据权利要求1所述的单管多点实芯铠装热电偶，其特征在于所述的保护套管(1)为不锈钢材质。

5.一种如权利要求1所述的单管多点实芯铠装热电偶的制作方法，其特征在于包括下列步骤：

①制作所述的密封固定棒(2)；

②将所述的多支裸体热电偶(3)定位穿入所述的密封固定棒(2)中；

③将穿入有多支裸体热电偶(3)的密封固定棒(2)塞入到所述的保护套管(1)中；

④将所述的保护套管(1)的两头扎紧，加温后逐次变径拉拔成型。

6.根据权利要求5所述的单管多点实芯铠装热电偶的制作方法，其特征在于所述的密封固定棒(2)为氧化镁瓷珠棒；

所述的步骤①为：制作有多个盲孔的氧化镁瓷珠棒，氧化镁瓷珠棒采用氧化镁压制而成，将预制好的氧化镁瓷珠棒晾干备用；

所述的步骤②为：将所述的裸体热电偶(3)一一对应地伸入到已经晾干的氧化镁瓷珠棒的盲孔中。