攻克温度测量系统的安装难题

【编者按】你已经设计并采购了最佳的温度测量系统，来满足过程所需要的性能要求。你的工作完成了，对吗?错，因为如果安装不正确，实际测量与期望的结果可能大相径庭，现场安装技术人员必须了解设计方案，以确保“实际安装”的细节与“原始设计”的规格书一致。

如何正确安装?

温度测量系统(一个带连接头的传感器、一个套管以及一个变送器)的有效程度，取决于多种因素，其中就包括正确的安装。如果你不是设计工程师，你可能并不知道，在设计中，针对诸如安装位置、安装方式、浸没深度为多少、可能安装位置处的环境条件等问题，作了何种设计考虑。 因此，应当考虑几个安装因素，包括安装、穿孔位置、插入深度、固定方式和安装接线等。

以下是在温度测量系统的工程实施以及紧随其后的安装需求中应当考虑的几个注意事项：

1. 确定开孔位置

第一步，从确定合适的测量点开始。该点应该可以代表期望测量的点，并且可以安装仪表。确定管道或容器的尺寸，绝缘层的厚度，周围存在的、可能会妨碍套管安装以及将来维护或更换的构筑物。考虑整个装置的尺寸，包括内部安装的变送器和连接头。

在安装位于下游的静态混合器、热交换器或其它产生紊流的元件时，插入点应距离下游流体重新进入平稳流动的均匀流体的混合点足够远。一般来讲，下游距离等于25倍管道直径就足够了。

对于比较严苛的应用场合，比如带有层状流动的粘性流体，其管壁的温度和管道中心的温度并不一致。为了到达比较有代表性的管道中心流体区域，插入深度十分关键。较小的管道直径，会带来更多的挑战，因此可以考虑使用三通接头安装或以某种角度插入。

选择适当的位置之后，在切割并安装套管之前，确定是否有必要排干并清洁管道或容器。确保取得适当的许可和批准。

2. 检查插入深度及其它尺寸

尽管设计工程师根据手头的资料，已经确定套管的安装方式以及插入深度，但是安装技术人员仍然有责任检查管道或罐体的直径尺寸，确定所提供的套管具有正确的插入深度。尽管没有一个标准的共识来确定套管的插入深度，但是在过程工业内，有一些常用的实践经验可供遵循。理想情况下，套管的端部应处于最优的过程点，典型情况下应靠近管道的中心线，该处的流体情况可以代表真实的过程温度。为了取得最优的性能，有一个通用的原则可用于确定套管插入管道的深度：对空气或气体检测物，插入深度应是套管直径的10倍;对液体检测物，则是5倍。

通过以下几个因素，可以验证套管的其它尺寸：

■ 保温层厚度;

■ 连接类型;

■ 保温套长度;

■ 为了穿过保温层需要延长的长度。

3.安装设备

在设计阶段，工程师可能已经根据过程环境中所要的压力等级、流体速度、流体类型、法律和法规的要求、工厂管道的规格和参数等情况，确定了套管的安装方式：螺纹、焊接还是法兰。考虑到响应速度、机械强度、伴流频率等因素，使得设计一般倾向于使用直形、锥形或者台阶式外形的套管。

4. 安装接线

在考虑选择如何可靠地将从现场传感器获取的、具有应用所要求的性能水平的信号传递给控制系统时，有多种方案可选。

最常见和首选的安装方式是将变送器、传感器和套管集成安装。其它情况下，可以将变送器单独安装，但是需要靠近传感器-套管组合体。

或者，传感器通过屏蔽双绞线与接线柜连接。从接线柜接出的多对线束会连接回主控室。理想情况下，在工程设计阶段，已经确定了电缆的类型。在所有情况下，导线应双绞并具有与环境条件相适应的绝缘护套，还应安装在电缆槽内。对于多芯电缆，有很多种设计。其中比较常见的是分屏加总屏，同时具有漏电引出线，以最大程度地实现噪声防护，并具有总的绝缘护套。

传感器引线和输出电缆应通过电缆槽、连接件进入到变送器壳体和接线盒内，需要使用电缆槽密封圈。

接地和浪涌保护

正确的接地和浪涌保护在性能提升方面具有很高的价值。每个过程工厂都有专用的关于如何安装接地和屏蔽的作业指导。如果可行并适用，应当遵循这些作业指导。但是，比较谨慎的做法是亲自去验证一下，这些指导是否适用于你的安装情况。如果对如何实施有疑问，则应咨询现场电气团队的领导或参考下面的指导建议。

瞬态和浪涌保护

在很多电厂环境下，由于雷电和其它瞬态过压事件引起的浪涌，会导致产生具有高电压水平的尖峰和浪涌。针对测量错误或由于这些浪涌所造成的损害，增加保护措施是一种谨慎的考虑。高端变送器所提供的可选瞬态钳制功能，可以集成安装在壳体内部。

组态和校准

根据采购技术规格书的不同，在工厂中也许已经根据专门的过程要求，对传感器和变送器组合进行了组态和校准，但是如果没有清晰的描述，不要假定已经完成该工作。强烈建议检查所有的设定值，以确保其与最新版本的控制回路图一致。供应商用户手册将提供量程、警示、报警、阻尼和诊断功能等的操作指导。

一旦变送器组态完毕，就需要对其进行校准。也许制造商已经对其进行了校准，这就无需再做更改了。但是，利用恒温池或恒温箱测试系统的量程，来检验传感器和变送器的完整性，是一个非常好的做法。

调试建议

很长时间以来，调试被称为“系统启动”或“循环检查系统”。无论在你的工厂叫什么名字，任务都是一样的。检查的内容包括：每个回路的每个接头是否都做了适当的保护、有适当的标签，在现场和控制室是否都接线了。进一步的检查还包括对每个回路进行操作检查，以确认设定值正确，已经实现了设计功能。细心地使用回路参数手册和仪表规格手册，有助于指导完成该过程。对于安全仪表系统，强制要求使用文件记录该过程的完成情况。

确保最佳的性能和精度

在安装系统前，检查指导手册以确认你所要安装的设计是预期应用的最佳选择，是非常明智的做法。如果需要任何变更，在车间变更的费用要远远小于在现场变更的费用。有些关键的建议，可以确保你的温度测量系统实现最佳精度和性能：

■ 对于很多应用场合，适当规格的RTD传感器，应该是第一选择，除非测量温度范围超过600 ℃。测量温度在600 ℃到850℃之间，根据应用场合来确定。如果测量温度超过850℃，则热电偶是唯一适用的选择。

■ 只要条件允许，将传感器和变送器集成安装，可以减少传感器引线引入的噪音。

■ 使用双支变送器，可以将环境对变送器的影响降低到最小。

■ 对于快速响应的场合，使用台阶式套管。

■ 如需进行伴流频率分析，要确保所选套管布置适当，能够经受由于流体流经套管时造成的漩涡脱流所造成的振动。

■ 在变送器组态中使用传感器专用的CVD常数时，确定传感器和变送器之间的匹配。CVD常数对传感器进行了量化描述，因此可以提供更好的测量精度。

■ 使用双元传感器或两个独立的传感器，以实现冗余和漂移监视。

■ 如果安装于电磁噪声环境中时，需要确定瞬态保护。

■ 考虑定义和使用变送器智能滤波、诊断和其它可选功能，以提高测量的完整性、可靠性和精度。

让实际安装和设计一致

经常会发生这种情况，设计和仪表规格书在P&ID和其它设计图纸定稿之前完成。因此对于安装团队来讲，非常重要的一点就是确定设计工程师设计的系统与实际应用的最终设计需求一致。越是重要的测量，越是要重视每一个安装细节。

相对于延误启动时间，或者请求非计划停机来对系统做变更或矫正安装中出现的问题来说，第一次就把事情做对，是最经济、最容易的方式。

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