专利名称：裂解炉cot热电偶的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热电偶，特别涉及一种用于测量乙稀装置裂解炉区温度的热电偶。
背景技术：
在乙烯裂解炉中需要设置测量裂解炉区温度的测温元件，以监控裂解的过程。为达成这一目的，主要方式是在裂解炉辐射段炉管出口处设置热电偶，测量该出口处的温度， 采用的热电偶被称为COT (Coil Outlet Temperature)热电偶。热电偶的工作原理是基于热电效应。热电效应是指两种不同材质的导体(在热电偶中被称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路，当两个接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势。热电偶的主要元件就是热电极，为了保护热电极，需要将热电极设置在保护管中，保护管中还填充有绝缘材料，这种热电偶被称为铠装热电偶(参见图3)。热电偶接触到被测介质的一端为工作端，另一端为冷端。冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势表征温度。热电偶的热电势是热电偶工作端的两个热电极温度函数的差，而不是热电偶冷端与工作端温度差的函数。所产生的热电势的大�。比鹊缂牟牧鲜蔷鶆蚴保肴鹊缂某ざ群椭本段薰兀挥肴鹊缂牧系某煞�、工作端与冷端两端的温差有关。当热电极的材质确定后，所产生热电势的大小只与工作端与冷端的温度差有关。进一步，如果冷端的温度保持一定，热电势仅是工作端温度的单值函数。当裂解炉处于工作状态时，其内部的环境是温度在800°C -900°C之间，被测流体介质的流速为138-175m/s。由此可见，COT热电偶应当具备一定的耐冲刷保护措施，使得在这样严酷的工作环境下仍可准确、高效地测得流体介质的温度。图1显示了现有的一种COT热电偶，包括顺序连接的接线盒1、隔漏密封装置2、连接法兰3、下保护管4和测量端5。隔漏密封装置2、连接法兰3、下保护管4和测量端5连接后，形成了一个长条状的内腔6，铠装热电偶设置在内腔6中。所述铠装热电偶的工作端位于测量端5内，测量端5与被测介质接触进行测量；所述铠装热电偶的冷端位于接线盒1 内，与电缆连接。由于下保护管4和测量端5会与被测流体介质接触，因此，下保护管4和测量端5都由耐高温合金材料制成，并进行提高耐磨性的表面处理。隔漏密封装置2主要作用是第一，如果测量端5破裂，高温流体沿着铠装热电偶向上泄漏时，隔漏密封装置2有效阻隔流体，避免高温流体进一步外泄；第二，隔离下保护管4和测量端5这一侧的高温，避免对接线盒内冷端的温度产生影响。COT热电偶的一个重要指标是保持精度，这体现在三个方面C0T热电偶的灵敏度、热稳定性(即工作状态下的尽可能使COT热电偶在较长时间内避免测量精度下降)和使用寿命
发明内容
为了提高COT热电偶的所述精度及使用寿命，确保乙烯炉产量和质量的明显提高，本发明提供了一种裂解炉COT热电偶。本发明的技术方案如下一种裂解炉COT热电偶，包括顺序连接的接线盒、上保护管、隔漏密封装置、连接法兰、下保护管和测量端；连接在一起的所述上保护管、隔漏密封装置、下保护管和测量端形成一内腔，在所述内腔中设置有铠装热电偶，所述测量端包括防护体和测量头，所述测量头与所述防护体连接成一体；在所述测量头和所述防护体连接处设置有测温凹槽。制造所述铠装热电偶的过程中，环境相对湿度小于等于25%。所述防护体为棱台和棱锥的结合体，所述棱台的下底面靠近所述下保护管设置， 所述棱锥的下底面设置在所述棱台的上底面上。在所述测量头和所述防护体的连接处，所述防护体的宽度大于所述测量头的宽度；在所述测量头两侧的所述防护体上分别设置有所述测温凹槽。所述测温凹槽将所述测量头端部和所述防护体分离。设所述测量端伸入到所述裂解炉管部分在所述裂解炉管的横截面上的投影面积为a ；所述裂解炉管内腔在所述横截面上的投影面积为b ；则，a/b的值为1. 2 2. 5%。所述防护体伸入到所述裂解炉管部分的体积为1200-6500立方毫米。在所述连接法兰上设置有吊环。在所述连接法兰上设置有推顶螺孔；所述裂解炉COT热电偶还包括与所述推顶螺孔匹配的推顶螺栓；所述推顶螺栓推顶所述连接法兰移动的距离小于等于1厘米。所述COT热电偶装配到所述裂解炉时，所述下保护管和测量端从设备连接管的一端伸入，所述设备连接管的另一端与裂解炉管连通；所述下保护管的外壁与所述设备连接管内壁之间的距离小于等于2毫米。所述测量端在所述下保护管轴线方向的长度为50-120毫米。所述铠装热电偶包括两个热电极，所述两个热电极的平行部分的间距L为 0. 73-1. 08 毫米。所述热电极与所述铠装热电偶的保护管内壁之间的最小距离M为0. 73-1. 08毫米；L与M相等。所述接线盒的材质为球墨铸铁。所述密封连接装置包括顺序连接的密封连接件、填料密封连接件；所述密封连接件与所述上保护管连接，所述填料密封连接件与所述连接法兰连接；所述密封连接件与所述填料密封连接件之间设置有圆柱形石墨密封垫；所述填料密封连接件与所述连接法兰之间设置有锥形石墨密封垫。本发明的技术效果测温凹槽设置在防护体和测量头之间，当流体介质进入到测量头周围时形成紊流，测温凹槽一方面增加了测量头的测温面积，另一方面加剧紊流，延长了流体介质在测量头附近停留的时间，这都有利于测量头准确测温。另外，影响COT热电偶精度的因素有很多，人们往往关注如铠装热电偶中绝缘材料的纯度等常规因素，而忽视了在制造铠装热电偶过程中环境湿度对最终COT热电偶精度的影响。在制造铠装热电偶过程中，铠装热电偶所使用的绝缘材料容易吸收空气中的水分。绝缘材料吸收的水分分布比较均勻，铠装热电偶在低温情况下使用，并没有不利的影响。当铠装热电偶测量的温度超过300摄氏度时，绝缘材料中的水分开始聚集，即水分在绝缘材料中的分布开始出现不均勻的趋势，从而水分对铠装热电偶的测量精度产生不利影响。具体影响的就是使铠装热电偶测量结果失真，例如，测量结果低于实际温度。铠装热电偶测量结果失真会带来如下后果特定的铠装热电偶的测量结果时而低于实际温度，时而高于实际温度；由于在实际使用中，都是多个热电偶对同一介质进行测量，此时多个热电偶的测量结果的不一致性加大。这些后果都使得裂解炉的生产无法继续下去，必须更换热电偶，造成成本上升。本发明的技术方案对制造铠装热电偶时的环境湿度进行限定，有效避免了空气中的水分在制造过程中渗入到铠装热电偶，提高了铠装热电偶的精度。
图1为现有COT热电偶的外部结构图。图2为一段铠装电缆的剖视图。图3为铠装热电偶测温端的剖视图。图4为本发明COT热电偶一个实施例的正视剖视图。图5为图4所示实施例的俯视图。图6为图4所示实施例的仰视图。图7为图4所示实施例的测温端的立体图。图8为本发明COT热电偶第二个实施例的正视剖视图。图9为图8所示实施例的俯视图。图10为图8所示实施例的仰视图。图11为图8所示实施例的测温端的立体图。图12为本发明COT热电偶第三个实施例的正视剖视图。图13为图12所示实施例的俯视图。图14为图12所示实施例的仰视图。图15为图12所示实施例的测温端的立体图。图16为本发明COT热电偶安装到裂解炉的装配图。图中标识说明如下1、接线盒；2、隔漏密封装置；3、连接法兰；4、下保护管；5、测量端；6、内腔；7、保护管；8、内壁；9、热电极；10、绝缘填料；11、焊点；12、接线盒；13、上保护管；14、密封连接件；15、圆柱形石墨密封垫；16、填料密封连接件；17、锥形石墨密封垫；18、法兰接口件；19、吊环；20、推顶螺栓；21、连接法兰；22、 下保护管；23、铠装热电偶；24、测量端；25、测温凹槽；26、防护体；27、测量头；28、接线盒；29、上保护管；30、密封连接件；31、圆柱形石墨密封垫；32、填料密封连接件；33、锥形石墨密封垫；34、法兰接口件；35、吊环；36、推顶螺栓；37、连接法兰；38、 下保护管；39、铠装热电偶；40、测量端；41、测温凹槽；42、防护体；43、测量头；44、接线盒；45、上保护管；46、密封连接件；47、圆柱形石墨密封垫；48、填料密封连接件；49、锥形石墨密封垫；50、法兰接口件；51、吊环；52、推顶螺栓；53、连接法兰；54、 下保护管；55、铠装热电偶；56、测量端；57、防护体；58、测量头；
59、连接法兰；60、管口法兰；61、下保护管；62、设备连接管；63、测量端；64、裂解炉管。
具体实施例方式以下对本发明的技术方案进行详细说明。结合图2和图3说明本发明COT热电偶中铠装热电偶的制造过程。预先将两根丝状热电极9设置在保护管7内，并向保护管7内填充绝缘填料10 (氧化镁粉)，同时要保证两根热电极9之间平行，完成上述步骤后形成了铠装电缆，即图2所示的结构向上、下两个方向延伸形成的缆绳状结构。制造好的铠装电缆可以像电缆一样盘成一卷便于存放。本发明的铠装热电偶是用上述铠装电缆制造的，在下述制造工艺过程中，环境 (这里的环境是指执行下述步骤过程所在的环境，如生产车间)的相对湿度要小于等于 25% 1、从铠装电缆上截取1米(根据铠装热电偶的型号不同，长度可以不同)长的一段，并拉伸成平直状态。该段在制造成铠装热电偶之前简称为电缆。2、在所述电缆的一端，将两根热电极9焊接，焊接后形成焊点11，焊点11的直径大约是热电极9的直径的1.6倍。3、将焊点11这一端的保护管7焊接封口，形成如图3所示的包围焊点11的测温端，此时测温端内应当充满绝缘填料10。4、将电缆另一端的保护管7锯开一小段，去掉绝缘填料10，露出两根热电极9的一小段。5、将经过4处理露出的两根热电极9在350_450°C下烘干(可重复烘干)。6、将经过5处理露出的两根热电极9的端部用四氟乙烯隔开。7、将6中所处理的两根热电极9的端部用封堵套套�。礁鹊缂�9的端部穿过
封堵套。8、将所述封堵套与电缆夹紧。9、将电缆设置所述封堵套这一端灌胶。上述制造铠装热电偶的过程中环境湿度的控制对最终热电偶的热稳定性影响非常大，表一显示了制造铠装热电偶的过程中环境湿度不同对最终铠装热电偶的热稳定性的影响。表一
权利要求
1.一种裂解炉COT热电偶，包括顺序连接的接线盒、上保护管、隔漏密封装置、连接法兰、下保护管和测量端；连接在一起的所述上保护管、隔漏密封装置、下保护管和测量端形成一内腔，在所述内腔中设置有铠装热电偶，其特征在于所述测量端包括防护体和测量头，所述测量头与所述防护体连接成一体；在所述测量头和所述防护体连接处设置有测温凹槽。
2.根据权利要求1所述裂解炉COT热电偶，其特征在于制造所述铠装热电偶的过程中，环境相对湿度小于等于25%。
3.根据权利要求1或2所述裂解炉COT热电偶，其特征在于所述防护体为棱台和棱锥的结合体，所述棱台的下底面靠近所述下保护管设置，所述棱锥的下底面设置在所述棱台的上底面上。
4.根据权利要求3所述裂解炉COT热电偶，其特征在于在所述测量头和所述防护体的连接处，所述防护体的宽度大于所述测量头的宽度；在所述测量头两侧的所述防护体上分别设置有所述测温凹槽。
5.根据权利要求3所述裂解炉COT热电偶，其特征在于所述测温凹槽将所述测量头端部和所述防护体分离。
6.根据权利要求3所述裂解炉COT热电偶，其特征在于设所述测量端伸入到所述裂解炉管部分在所述裂解炉管的横截面上的投影面积为a ；所述裂解炉管内腔在所述横截面上的投影面积为b ；则，a/b的值为1. 2 2. 5%。
7.根据权利要求6所述裂解炉COT热电偶，其特征在于所述防护体伸入到所述裂解炉管部分的体积为1200-6500立方毫米。
8.根据权利要求7所述裂解炉COT热电偶，其特征在于在所述连接法兰上设置有吊环。
9.根据权利要求8所述裂解炉COT热电偶，其特征在于在所述连接法兰上设置有推顶螺孔；所述裂解炉COT热电偶还包括与所述推顶螺孔匹配的推顶螺栓；所述推顶螺栓推顶所述连接法兰移动的距离小于等于1厘米。
10.根据权利要求9所述裂解炉COT热电偶，其特征在于所述COT热电偶装配到所述裂解炉时，所述下保护管和测量端从设备连接管的一端伸入，所述设备连接管的另一端与裂解炉管连通；所述下保护管的外壁与所述设备连接管内壁之间的距离小于等于2毫米。
11.根据权利要求10所述裂解炉COT热电偶，其特征在于所述测量端在所述下保护管轴线方向的长度为50-120毫米。
12.根据权利要求11所述裂解炉COT热电偶，其特征在于所述铠装热电偶包括两个热电极，所述两个热电极的平行部分的间距L为0. 73-1. 08毫米。
13.根据权利要求12所述裂解炉COT热电偶，其特征在于所述热电极与所述铠装热电偶的保护管内壁之间的最小距离M为0. 73-1. 08毫米；L与M相等。
14.根据权利要求13所述裂解炉COT热电偶，其特征在于所述接线盒的材质为球墨铸铁。
15.根据权利要求14所述裂解炉COT热电偶，其特征在于所述密封连接装置包括顺序连接的密封连接件、填料密封连接件；所述密封连接件与所述上保护管连接，所述填料密封连接件与所述连接法兰连接；所述密封连接件与所述填料密封连接件之间设置有圆柱形石墨密封垫；所述填料密封连接件与所述连接法兰之间设置有锥形石墨密封垫。
全文摘要
本发明提供了一种裂解炉COT热电偶，包括顺序连接的接线盒、上保护管、隔漏密封装置、连接法兰、下保护管和测量端；连接在一起的所述上保护管、隔漏密封装置、下保护管和测量端形成一内腔，在所述内腔中设置有铠装热电偶，所述测量端包括防护体和测量头，所述测量头与所述防护体连接成一体；在所述测量头和所述防护体连接处设置有测温凹槽。本发明的COT热电偶的热稳定性好，测量精度高。
文档编号G01K7/04GK102507032SQ20111034502
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者吴加特, 吴方立, 王玉华, 陈静, 黄满 申请人:吴方立
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