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鎧裝熱電偶

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淺談加氫裝置反應器床層用熱電偶的選型與安裝

來源:www.kimmosasi.net作者:發表時間:2018-02-26 16:16:58

 前言

       熱電偶是工業上最常用的溫度檢測元件之一,其側量精度高,測量範圍廣。常用的熱電偶從-50℃~+1600℃均可連續測量,某些特殊熱電偶最低可測到一269'C(如金鐵鎳鉻),最高可達+2800'C(如鎢一徠)。熱電偶的種類常用的有裝配式和鎧裝式兩大類。鎧裝式熱電偶是將測溫元件、絕緣材料(通常是氧化鎂)裝入金屬管(通常為不鏽鋼)拉製而成。具有直徑小、耐高溫、耐高壓、可彎曲和熱反應快等特點。
       在加氫裝置中,反應器中的催化劑會發生徑向升溫現象,當溫升過高而不加以控製時會發生很嚴重的後果。例如會使反應物在高溫的區域內發生激烈反應,放出更多的反應熱量,進而使反應溫度升高形成惡性循環引起反應器催化劑床層飛溫,引發事故。因此對反應器床層的溫度進行檢測是十分必要和重要的。
 
2、加氫反應器用傳統熱電偶
    (1)單點熱電偶
    傳統的熱電偶為一個法蘭接口伸入一個測溫點,例如需要4個測溫點,那麽就必須在反應器上安裝4個法蘭接口,伸入4支熱電偶;如圖1所示。
伸入4支熱電偶圖
    這種方式的熱電偶橫向插入設備內保護套管中,測量床層直徑15%-30%處的溫度.其結構簡單,安裝固定方便。但由於各個測溫點均要在反應器上卡口,設備開口多,泄露點也相對增加。而且熱電偶在催化劑的向’下壓力作用下使保護套管容易彎曲或斷裂。現在一般已經不采用這種方式測暈。
    (2)專用套管的多點熱電偶徑向安裝
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    如圖2所示為此種方案反應器設置專美用於安裝熱電偶用的保護套管,一端固定,另一端有支架或吊架。保護套管可由反應器設備專業來製作。如圖3所示(以壓力為1500LB為例),上下相鄰的熱電偶套管方位呈90。交錯並留有足夠的安裝空間。用這種方式測量溫度,由於熱電偶貫穿反應器直徑,因此催化劑的裝卸會不大方便,並且催化劑也會對其造成一定程度的擠壓,因此當反應器的直徑大於2米左右時便不適宜采用此方式。
反應器多點鎧裝熱電偶設備專業委托
    (3)共用法蘭型的單點柔性熱電偶
    如圖4所示,利用一個法蘭接口伸入多個單根熱電偶,將多根熱電偶焊接在一個法蘭上。其優點是減少了反應器的法蘭接口,有利於設備的製造,缺點是多跟熱電偶從屍個法蘭進入,使得法蘭上焊點增多,技術複雜。焊接點非常薄弱,容易發生泄漏:安裝複雜,對技術的要求較高,並且會對反應器其他內構件的安裝帶來不便。在催化劑填充過程中容易發生意外,從而造成熱電偶的損壞.
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3多點鎧裝熱電偶
    近年來,隨著加氫裝置的大型化和對產品質量的進一步要求,對反應器床層溫度的測量也同時提出來更高的要求,多點鎧裝熱電偶應運而生。它是一種可以檢測多個溫度點的熱電偶,不需要在設備內部設置加厚的承壓套管,熱電偶本身鎧裝套管能夠承受壓力,並且可以彎曲。隻需要一個開口就可以在反應器同一平麵或者不同位置進行測ht溫度;如圖5所示。
多點鎧裝熱電偶安裝示意圖
 
圖5 (a)所示為單管單點方式。1套法蘭上有多支獨立的鎧管,每個鎧管是1支單點鎧裝熱電偶,分別測量各個測溫點.采用這種方式測量,單支鎧管的破壞不會影響其他點.但由於每個測量點都要分別股低昂,安裝時間長,安裝支架也比較複雜.
    圖5 (b)所示為單管多點方式。I套法蘭上有1支或多支獨立的鎧管,每個鎧管中包含不同長度的多點熱電偶,可以測量同一層或不同層平麵上的多個溫度點.采用這種方式測量,每支鎧管中可以有4-11個熱電偶點,每套法蘭可以裝多支鎧管,溫度測量點更多,泄漏點更少,配置更靈活了.熱電偶偶絲之間其隔離作用的是氧化鎂,氧化鎂經過壓縮、擠壓和烘幹等措施充分保證了熱電極與有害介質的隔離和絕緣,並且有效地防止了偶絲的損耗和磨損。
 
4多點鎧裝熱電偶的安裝
    多點鎧裝熱電偶不需要在反應器內部提供套管,需要的是安裝支架和支撐,可以在反應器器壁上固定或利用反應器分配盤來固定。由反應器供貨商提供詳細的圖紙和要求給反應器製造廠並在製造廠裏完成焊接工作。
    當在反應器底部對多點熱電偶進行支撐時,由反應器製造商將支撐件焊接在內壁上,采用橫梁或托架與預先焊接在內壁上的支撐件相連接。若內壁無法焊接可以將熱偶的安裝支架固定在反應器出口收集器上,位置盡量與測溫點水平。當在反應器床層下部需要對多點熱電偶進行支撐時,位置要盡量靠近塔盤,由反應器製造商將基本安裝支撐件焊接在反應器塔盤的支撐橫梁上,采用螺栓連接支撐件,將熱偶支撐在橫梁的上方。當在反應器床層上部需要對多點熱電偶進行支撐時,由反應器製造商將支撐件焊接在反應器橫梁上,采用一些吊架,將熱電偶吊在反應器橫梁的下方。
    通常多點鎧裝熱電偶廠商會隨熱電偶帶配套的接線盒,因此,設計人員在考慮熱偶接線時應注意到此點,以免造成不必要的浪費。
    設計人員與多點鎧裝熱電偶供貨商的溝通協調十分必要.熱電偶廠商通常會根據實際項目情況,提出合理的支撐方案供設計人員來參考。
 
5、結束語
    隨著自動化程度的不斷提高,加氫技術的發展,多點鎧裝熱電偶在國內外的煉化裝置中得到了越來越多的應用,傳統氣相加氫上已經正在慢慢興起的液相加氫技術中反應器床層溫度測量更多的選擇多點鎧裝熱電偶。其測量點數多、響應快、安全可靠等許多優點滿足了溫度反應器床層溫度測量的要求。
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