專利名稱：高溫高壓高流速用的鎧裝熱電偶及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎧裝熱電偶，特別是涉及一種用于高溫高壓高流速用的鎧裝熱電偶及其使用方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鎧裝熱電偶或稱套管式鎧裝熱電阻，包括殼體、熱電偶絲和保護(hù)套管，熱電偶絲插入熱電偶的頭部保護(hù)套管中，通過(guò)保護(hù)套管測(cè)量環(huán)境的溫度，防止熱電偶絲受到破壞，因此熱電偶的使用環(huán)境主要受到熱電偶的適應(yīng)程度和測(cè)量條件的限制。由于目前常用的熱電偶的保護(hù)套管采用普通的材料和結(jié)構(gòu)，因此其只能用于普通的壓力、溫度和流速下，使用環(huán)境受限，應(yīng)用范圍很小。
鎧裝熱電偶由于測(cè)量比較精確，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，特別是應(yīng)用到各種高壓高溫高流速的測(cè)量環(huán)境中，如用于超超臨界火電機(jī)組用的高溫高壓高流速狀態(tài)下測(cè)量溫度，1000MW超超臨界火電機(jī)組和600MW超超臨界火電機(jī)組需要測(cè)量溫度的主要管道和外保護(hù)管承受應(yīng)力的參數(shù)為主蒸氣溫度610℃，流速100m/S，靜壓力30MPa、蠕變抗拉強(qiáng)度85MPa，鎧裝熱電偶所需壽命要達(dá)105小時(shí)(約11.4年)。在這樣的超超臨界強(qiáng)度的工況下，熱電偶承受了外部的靜態(tài)壓力、穩(wěn)態(tài)流體的沖擊力和振動(dòng)荷載后，在其內(nèi)部所產(chǎn)生應(yīng)力超過(guò)了材料本身的承受應(yīng)力時(shí)，熱電偶的保護(hù)套管會(huì)損壞，同時(shí)其還會(huì)受到測(cè)量流體的高速?zèng)_刷而磨損，因此熱電偶的保護(hù)套管必須具備足夠的高溫高壓高流速的抗蠕變強(qiáng)度，并且熱響應(yīng)時(shí)間短，能夠準(zhǔn)確測(cè)量溫度。
一般來(lái)說(shuō)，鎧裝熱電偶、鎧裝鉑熱電阻保護(hù)保護(hù)套管的設(shè)計(jì)，如減小熱響應(yīng)時(shí)間、提高測(cè)量質(zhì)量，需要減少測(cè)量過(guò)程中的熱傳遞損失，因此保護(hù)套管的管壁越薄越好，而隨之則減弱保護(hù)套管的強(qiáng)度，導(dǎo)致保護(hù)套管損壞；反之，為增加熱電偶保護(hù)套管的強(qiáng)度，則需提高其厚度，將會(huì)增加熱響應(yīng)時(shí)間、降低測(cè)量質(zhì)量，因此這是一對(duì)難以解決的矛盾，也是本發(fā)明的關(guān)鍵所在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷而提供一種鎧裝熱電偶，使其能夠在高溫高壓高流速條件下達(dá)到使用要求。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為高溫高壓高流速用的鎧裝熱電偶，包括殼體、熱電偶絲和保護(hù)套管，其特征在于所述的保護(hù)套管呈圓臺(tái)型，圓臺(tái)型的底面直徑為22-28mm，另一底面直徑為32-40mm，中間容納熱電偶絲的直徑略大于熱電偶絲的直徑。
上述熱電偶的關(guān)鍵之處在于熱電偶頭部的保護(hù)套管結(jié)構(gòu)，通過(guò)分析現(xiàn)有熱電偶保護(hù)套管結(jié)構(gòu)的薄弱之處，本發(fā)明對(duì)保護(hù)套管的形狀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，并考慮其所使用的高溫高壓高流速和高流速環(huán)境以及測(cè)量溫度的熱電偶(熱電阻)的熱響應(yīng)時(shí)間，根據(jù)材料力學(xué)、流體力學(xué)、振動(dòng)強(qiáng)度的理論計(jì)算，達(dá)到安全使用，精確測(cè)量，以此確定了保護(hù)套管的上述形狀結(jié)構(gòu)、尺寸。
上述熱電偶的使用方法，焊接到管道時(shí)，與管道的坡口角度很重要，一般為45度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于熱電偶通過(guò)上述設(shè)計(jì)的熱電偶保護(hù)套管，在下述條件下主蒸氣溫度610℃、流速100m/S、靜壓力30MPa、蠕變抗拉強(qiáng)度85MPa時(shí)，其壽命能達(dá)105小時(shí)(約11.4年)，并且能正確測(cè)定溫度，因此完全符合高溫高壓高流速條件下的使用要求。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的高溫高壓高流速用的鎧裝熱電偶，可廣泛應(yīng)用于各種高溫高壓高流速條件下的測(cè)溫，如1000MW超超臨界火電機(jī)組和600MW超超臨界火電機(jī)組工況條件下的測(cè)量蒸氣的溫度，其既能精確測(cè)量溫度，又能有足夠的強(qiáng)度，使用和測(cè)量精度達(dá)到所需的技術(shù)要求，使用安全可靠，能夠達(dá)到安全使用周期內(nèi)的使用壽命。


圖1為本發(fā)明高溫高壓高流速用的鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)套管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例高溫高壓高流速用的鎧裝熱電偶的實(shí)際應(yīng)用圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1所示，高溫高壓高流速用的鎧裝熱電偶，其包括接線盒1、帶壓簧連接管2，活絡(luò)接頭3、接長(zhǎng)管4、保護(hù)套管5和熱電偶絲7，熱電偶絲7伸入由接線盒1、帶壓簧連接管2，活絡(luò)接頭3、接長(zhǎng)管4、保護(hù)套管5組成的內(nèi)芯中，所述的保護(hù)套管5呈圓臺(tái)型，圓臺(tái)型分成上下二段，上段成圓柱形，底面直徑為32-40mm，下段為圓臺(tái)型，下段圓臺(tái)型的底面直徑為22-28mm，上端面的直徑為38-48mm，圓柱和圓臺(tái)連接處光滑過(guò)渡，中間容納熱電偶絲的直徑略大于熱電偶絲的直徑，詳見(jiàn)圖2。
上述圓臺(tái)型長(zhǎng)度可根據(jù)使用場(chǎng)所的高度而定，可長(zhǎng)可短，本實(shí)施例中為100mm。
使用時(shí)，將上述高壓高溫高流速用的熱電偶焊接到使用的場(chǎng)所時(shí)，如管道8中，焊接的位置和焊接的坡口會(huì)影響其使用性能，最好為45度，如圖3所示。
權(quán)利要求
1.高溫高壓高流速用的鎧裝熱電偶，包括殼體、熱電偶絲和保護(hù)套管，其特征在于所述的保護(hù)套管呈圓臺(tái)型，圓臺(tái)型的底面直徑為22-28mm，另一底面直徑為32-40mm，中間容納熱電偶絲的孔直徑略大于熱電偶絲的直徑。
2.如權(quán)利1所述的高溫高壓高流速用的鎧裝熱電偶，其特征在于所述保護(hù)套管的圓臺(tái)型分成上下二段，上段成圓柱形，直徑為32-40mm，下段為圓臺(tái)型，下段上端面的直徑為38-48mm，圓柱和圓臺(tái)連接處光滑過(guò)渡。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高溫高壓高流速用的熱電偶的使用方法，熱電偶焊接在使用場(chǎng)所，其特征在于所述的保護(hù)套管式熱電偶的保護(hù)套管與使用處的焊接坡口為45度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫高壓高流速用的鎧裝熱電偶，其包括殼體、熱電偶絲和保護(hù)套管，所述的保護(hù)套管呈圓臺(tái)型，圓臺(tái)型的底面直徑為22－28mm，另一底面直徑為32－40mm，中間容納熱電偶絲的孔直徑略大于熱電偶絲的直徑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于鎧裝熱電偶在下述條件下主蒸氣溫度610℃、流速100m/S、靜壓力30MPa、蠕變抗拉強(qiáng)度85MPa時(shí)，其壽命能達(dá)105小時(shí)(約11.4年)，并且能正確測(cè)定溫度，因此完全符合高溫高壓高流速條件下的使用要求，可應(yīng)用于1000MW超超臨界火電機(jī)組和600MW超超臨界火電機(jī)組工況條件下的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01K7/02GK1858567SQ200610051858
公開(kāi)日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者孫磊 申請(qǐng)人:孫文忠