论文部分内容阅读
[摘 要]设计了一种适用测温元件快速更换的装置。本装置主要对于安装在热熔胶液等高（低）温介质内的测温元件存在不易更换的特点，根据不同测温元件（如热电偶）的形状和尺寸，而设计的一种测温元件保护螺纹套管，能够保证在线实时快速对测温元件进行更换，提高维护能力，保证测温元件的耐用性，保障使用安全，提高工作效率。
[关键词]测温元件；快速更换；螺纹套管；维护能力
中图分类号：TG693 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0024-02
引言
测温元件中，热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，它广泛用来测量-200 ℃～1300 ℃范围内的温度。在接触式测温法中，热电温度计的应用最普遍。可直接使用并测量各种生产过程中-40～1800℃范围内的液体、蒸气和气体介质以及固体的温度。
但如果在热熔胶等由于温度变化后导致形态变化较大的介质温度测量中，热电偶是通过螺纹直接装配于胶液中的，若其发生故障损坏时，由于热熔胶温度太高，不能立刻更换，而更换时高温胶会从装配孔中流出，污染设备，熔坏电器线路，很不安全，而且胶液还可能会流入放置电热管的孔中；若待胶液冷却后，热电偶又会凝结在胶液中，无法更换，整个维修过程较困难，不仅等待时间长，效率低，而且费时费力。
为了解决上述技术问题，设计了一种结构设计简单，可以在热熔胶液等高（低）温液体无需冷却或恢复到常温时即可进行快速更换，保证从根本上杜绝更换等待时间，保证更换安全，提高工作效率的测温元件快速更换装置。
1 测温元件快速更换装置总体方案设计
对于安装在热熔胶液等高（低）温介质内的测温元件存在不易更换的特点，根据不同测温元件（如热电偶）的形状和尺寸，设计了一种测温元件保护螺纹套管，把螺纹套管先装配在原来测温元件的装配位置上（为使套管导热良好，不影响温度测量的精度，可使用导热性能较好的材料），然后，把测温元件直接插入螺纹套管中，若测温元件需要更换时，只需将它从螺纹套管中拉出即可，方便、快速，大大缩短了更換的等待时间，提高工作效率和维护能力，保障使用安全。图1为测温元件外形图。
图2为一种测温元件（如热电偶）的形状和尺寸图：
图3为根据一种测温元件（如热电偶）的形状和尺寸设计的快速更换螺纹套装置的尺寸图：
2 测温元件快速更换装置结构设计
如图4至图5所示，测温元件用快速更换装置，包括由导热材料（如采用硅胶等公知常用材料）制成且具有容置腔室1的防护套2，防护套2呈管状且与测温元件4的保护管41相适配，防护套2的内端封闭而外端设有开口，防护套2的开口端设有安装套3，安装套3的内侧壁设有与测温元件4的外螺纹42相适配的内螺纹31，安装时，测温元件4与安装套3通过螺纹连接，安装套3的外侧壁设有与容器5的装配孔相适配的外螺纹32，安装套3与容器5通过螺纹密封连接。
为安装方便，安装套3最好采用如下结构：安装套3包括安装于容器5外侧的连接部33和安装于容器5内侧的密封部34，外螺纹32设置于所述密封部34的外周侧。具体加工制作时，安装套3和防护套2可以一体加工制成。螺纹选用符合商品紧固件的中等精度普通螺纹选用系列GB/T9145-1988。
参考图6，在原有测温元件安装位置的基础上，可以根据不同测温元件4的形状和安装尺寸，相应的重新设计适合安装套3的安装螺纹孔及防护套2，把防护套2先安装在原测温元件的安装位置上后，再把测温元件4插入防护套2中旋紧即可。
3 测温元件快速更换装置安装与应用
测温元件快速更换装置的安装位置应该选在被测介质温度变化灵敏和具有代表性的地方，不宜选在阀门等阻力部件的附近和介质流束呈死角处以及振动较大的地方。热电偶的安装位置，也应远离强磁场。温度取源部件在工艺管道上的安装应符合下列国家技术规程规定：
（1）测温元件（如：热电偶、热电阻、双金属温度计、压力式温度计等）应安装在能准确反映介质温度的位置。
（2）安装在工艺管道上的测温元件应与管道中心线垂直或倾斜45°，插入深度应大于250mm，或处在管道中心，插入方向宜与被测介质逆向或垂直。管道公称直径小于80mm时可安装在弯头处或加扩大管。
（3）安装在含固体颗粒介质中的测温元件，应采取防磨损的保护措施。
（4）测温元件用连接头的螺纹应与测温元件螺纹相匹配。
（5）当测温元件水平安装且插入深度较长或安装在高温设备中时，应有防弯曲措施。
本测温元件快速更换装置主要应用在循环流化床锅炉床温测量中，循环流化床锅炉的主要特点是物料（燃料和脱硫剂）经过多次循环，在炉膛内反复进行燃烧和脱硫反应，物料在燃烧过程中处于流化状态。床温是保证循环流化床锅炉设备安全性和运行经济性的重要参数之一，是监视炉膛密相区燃烧和流化情况、防止炉膛结焦的重要依据，是控制炉膛燃烧的重要温度点，是灭火保护动作的重要条件之一，同时也影响到锅炉运行的环境效果。从它的实际运行状况来看，床温过高会使脱硫效率下降，同时造成炉内结焦，物料无法循环流化燃烧；床温过低会使锅炉的燃烧效率下降，而且锅炉运行不稳定，容易熄火，因此为了保证运行的安全性，必须在不影响床温的前提下对测温元件快速更换。
4 结束语
通过以上装配的工作过程可以看出，本装置可根据测温元件原先安装的位置进行改进，如原先安装测温元件的装配孔，则改进为装配螺纹套管，把螺纹套管先安装在容器的装配孔中后，再把测温元件安装在螺纹套管中。本装置不仅用于测温元件精确测量介质的温度，也可用于在测温元件故障时进行快速更换，无需等待热熔胶液的冷却，大大缩短更换的等待时间，且更换时胶液不会泄漏，提高了更换和使用的安全性。
参考文献
[1] 能源部西安热工研究所.热工技术手册.北京： 水利电力出版社， 1992.
[2] 贾伯年，俞朴，宋爱国.传感器技术：第3版[M].南京：东南大学出社，2007：167-173.
[3] 李海萍.机械设计基础课程设计[M].北京：机械工业出版社，2009.
[4] 姚云英.公差配合与测量技术[M].北京：机械工业出版社，2005.
[5] 郑小红， 胡明， 周国栋. 新型电子封装材料的研究现状及展望[J]. 佳木斯大学学报（自然科学版）， 2005， 32（3）.
[6] Li L， Chung D D L. Thermally conducting polymer-matrix composites containing both AlN particles and SiC whiskers[J]. Journal of Electronic Materials， 1994， 23（6）：557-564.
[7] Bujard P， Kuhnlein G， Ino S， et al. Thermal Conductivity of Molding Compounds for Plastic Packaging[J]. IEEE Trans. Components， Packaging and Manu. Techno-part A， 1994，17（4）： 527-532.
[8] 孙恒.机械原理[M].北京：高等教育出版社，1991.
作者简介
黄敬贵（1969—），男，本科（工学士），江西兴国人，工程师，主要从事设备管理、工程技术改造及在线检测设备的管理维护工作。
[关键词]测温元件；快速更换；螺纹套管；维护能力
中图分类号：TG693 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0024-02
引言
测温元件中，热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，它广泛用来测量-200 ℃～1300 ℃范围内的温度。在接触式测温法中，热电温度计的应用最普遍。可直接使用并测量各种生产过程中-40～1800℃范围内的液体、蒸气和气体介质以及固体的温度。
但如果在热熔胶等由于温度变化后导致形态变化较大的介质温度测量中，热电偶是通过螺纹直接装配于胶液中的，若其发生故障损坏时，由于热熔胶温度太高，不能立刻更换，而更换时高温胶会从装配孔中流出，污染设备，熔坏电器线路，很不安全，而且胶液还可能会流入放置电热管的孔中；若待胶液冷却后，热电偶又会凝结在胶液中，无法更换，整个维修过程较困难，不仅等待时间长，效率低，而且费时费力。
为了解决上述技术问题，设计了一种结构设计简单，可以在热熔胶液等高（低）温液体无需冷却或恢复到常温时即可进行快速更换，保证从根本上杜绝更换等待时间，保证更换安全，提高工作效率的测温元件快速更换装置。
1 测温元件快速更换装置总体方案设计
对于安装在热熔胶液等高（低）温介质内的测温元件存在不易更换的特点，根据不同测温元件（如热电偶）的形状和尺寸，设计了一种测温元件保护螺纹套管，把螺纹套管先装配在原来测温元件的装配位置上（为使套管导热良好，不影响温度测量的精度，可使用导热性能较好的材料），然后，把测温元件直接插入螺纹套管中，若测温元件需要更换时，只需将它从螺纹套管中拉出即可，方便、快速，大大缩短了更換的等待时间，提高工作效率和维护能力，保障使用安全。图1为测温元件外形图。
图2为一种测温元件（如热电偶）的形状和尺寸图：
图3为根据一种测温元件（如热电偶）的形状和尺寸设计的快速更换螺纹套装置的尺寸图：
2 测温元件快速更换装置结构设计
如图4至图5所示，测温元件用快速更换装置，包括由导热材料（如采用硅胶等公知常用材料）制成且具有容置腔室1的防护套2，防护套2呈管状且与测温元件4的保护管41相适配，防护套2的内端封闭而外端设有开口，防护套2的开口端设有安装套3，安装套3的内侧壁设有与测温元件4的外螺纹42相适配的内螺纹31，安装时，测温元件4与安装套3通过螺纹连接，安装套3的外侧壁设有与容器5的装配孔相适配的外螺纹32，安装套3与容器5通过螺纹密封连接。
为安装方便，安装套3最好采用如下结构：安装套3包括安装于容器5外侧的连接部33和安装于容器5内侧的密封部34，外螺纹32设置于所述密封部34的外周侧。具体加工制作时，安装套3和防护套2可以一体加工制成。螺纹选用符合商品紧固件的中等精度普通螺纹选用系列GB/T9145-1988。
参考图6，在原有测温元件安装位置的基础上，可以根据不同测温元件4的形状和安装尺寸，相应的重新设计适合安装套3的安装螺纹孔及防护套2，把防护套2先安装在原测温元件的安装位置上后，再把测温元件4插入防护套2中旋紧即可。
3 测温元件快速更换装置安装与应用
测温元件快速更换装置的安装位置应该选在被测介质温度变化灵敏和具有代表性的地方，不宜选在阀门等阻力部件的附近和介质流束呈死角处以及振动较大的地方。热电偶的安装位置，也应远离强磁场。温度取源部件在工艺管道上的安装应符合下列国家技术规程规定：
（1）测温元件（如：热电偶、热电阻、双金属温度计、压力式温度计等）应安装在能准确反映介质温度的位置。
（2）安装在工艺管道上的测温元件应与管道中心线垂直或倾斜45°，插入深度应大于250mm，或处在管道中心，插入方向宜与被测介质逆向或垂直。管道公称直径小于80mm时可安装在弯头处或加扩大管。
（3）安装在含固体颗粒介质中的测温元件，应采取防磨损的保护措施。
（4）测温元件用连接头的螺纹应与测温元件螺纹相匹配。
（5）当测温元件水平安装且插入深度较长或安装在高温设备中时，应有防弯曲措施。
本测温元件快速更换装置主要应用在循环流化床锅炉床温测量中，循环流化床锅炉的主要特点是物料（燃料和脱硫剂）经过多次循环，在炉膛内反复进行燃烧和脱硫反应，物料在燃烧过程中处于流化状态。床温是保证循环流化床锅炉设备安全性和运行经济性的重要参数之一，是监视炉膛密相区燃烧和流化情况、防止炉膛结焦的重要依据，是控制炉膛燃烧的重要温度点，是灭火保护动作的重要条件之一，同时也影响到锅炉运行的环境效果。从它的实际运行状况来看，床温过高会使脱硫效率下降，同时造成炉内结焦，物料无法循环流化燃烧；床温过低会使锅炉的燃烧效率下降，而且锅炉运行不稳定，容易熄火，因此为了保证运行的安全性，必须在不影响床温的前提下对测温元件快速更换。
4 结束语
通过以上装配的工作过程可以看出，本装置可根据测温元件原先安装的位置进行改进，如原先安装测温元件的装配孔，则改进为装配螺纹套管，把螺纹套管先安装在容器的装配孔中后，再把测温元件安装在螺纹套管中。本装置不仅用于测温元件精确测量介质的温度，也可用于在测温元件故障时进行快速更换，无需等待热熔胶液的冷却，大大缩短更换的等待时间，且更换时胶液不会泄漏，提高了更换和使用的安全性。
参考文献
[1] 能源部西安热工研究所.热工技术手册.北京： 水利电力出版社， 1992.
[2] 贾伯年，俞朴，宋爱国.传感器技术：第3版[M].南京：东南大学出社，2007：167-173.
[3] 李海萍.机械设计基础课程设计[M].北京：机械工业出版社，2009.
[4] 姚云英.公差配合与测量技术[M].北京：机械工业出版社，2005.
[5] 郑小红， 胡明， 周国栋. 新型电子封装材料的研究现状及展望[J]. 佳木斯大学学报（自然科学版）， 2005， 32（3）.
[6] Li L， Chung D D L. Thermally conducting polymer-matrix composites containing both AlN particles and SiC whiskers[J]. Journal of Electronic Materials， 1994， 23（6）：557-564.
[7] Bujard P， Kuhnlein G， Ino S， et al. Thermal Conductivity of Molding Compounds for Plastic Packaging[J]. IEEE Trans. Components， Packaging and Manu. Techno-part A， 1994，17（4）： 527-532.
[8] 孙恒.机械原理[M].北京：高等教育出版社，1991.
作者简介
黄敬贵（1969—），男，本科（工学士），江西兴国人，工程师，主要从事设备管理、工程技术改造及在线检测设备的管理维护工作。