液化烃球罐在工业装置中一般作为中间罐或成品罐，因其为承压罐，危险性很大。在国内外曾出现过多起爆炸事故，造成生命和财产的重大损 失。因此，球罐的消防设计要求很严格。
球罐消防设计，要求球罐表面温度与雨淋阀进行联锁。当达到设定温度时，联锁打开雨淋阀进行消防喷淋。对于球罐表面温度的检测，在以往的设计中，经常采用闭式喷头(又称感温玻璃泡)。感温玻璃泡安装在净化风管线上，在球罐外构成多个环 状，在罐底净化风总管上设压力开关。当球罐外表面温度超过68℃时，感温玻璃泡破裂，压力降低，压力开关动作输出信号，通过控制系统联锁开启雨淋阀，实现消防喷淋。这种设计方案在中国沿续了很长时间，其特点是反应快、投资少，缺点是施工量大、容易误动作。一旦因为外界原因使感温玻璃泡的破裂，造成联锁动作，往往使操作人员虚惊一场，同时造成水资源浪费。
采用线形定温火灾探测器，也只能对已发生的火灾进行探测，而在火灾发生之前，环境温度为-40~68℃时，无法发出报警。
如果能够检测出真实的罐外表面温度，在事故或火灾未发生时发出报警，在确定的条件下才进行联锁动作，就能解决误动作的问题。同时，使操作人员具有充分时间采取相应的措施，避免发生事故或引起火灾。现在，由美国研制开发的测温电缆就能实现上述要求。它能够连续产生与其长度所及范围内的最高点温度相对应的毫伏信号，可用来连续探测监控区域的最高温度，对温度的变化进行实时监控，不仅能测定温度异变的幅度，而且能确定温度异变的区域。
连续热电偶工作原理
连续热电偶又称特种测温热敏电缆或寻热式热电偶，它利用热电效应原理，能够连续产生与其长度所及范围内的最高点温度相对应的毫伏信号，它与普通热电偶不同之处在于它的热接点不固定，而是始终与线缆上的最高温度点相对应。当测温电缆上任何一点(T1)的温度高于其他部分的温度时，该处的热电偶导线之间的绝缘电阻(R)降低，导致出现“临时”热电偶接头，其作用与常规单接点热电偶接头相同，当测温电缆上另外一点(T2)的温度高于T1点时，该处的热电偶导线之间的绝缘电阻会变的低于T1点的电阻，导致出现新的“临时”热电偶 接头。测温电缆在单点受热、两点受热时的情况见图1所示。
图1 连续热电偶工作原理
连续热电偶在球罐上的安装设计
由于连续热电偶独特的功能，现已在各个领域广泛应用，在石油化工领域的应用：电缆通道、气化炉、反应罐、油罐等。其安装设计已有成熟的经验。但是，在液化烃球罐上的安装设计还很少。
蓝星石化公司天津石化厂液化烃罐区原有4个400m3球罐。内径为9.2m，壁厚34mm。新建2个1000m3球罐，内径为12.3m，壁厚40mm。设计中选用昌晖仪表生产的连续热电偶。
400m3球罐安装设计过程如下。
①确定连续热电偶在球罐上敷设的环数
根据连续热电偶布线距离要求：连续热电偶布置位置离被保护处所不应超过2m。这样，两环电缆之间最大间距应不超过4m。因此，敷设环数可用 球罐半周长除以4m得到。即
从而得到电缆在400m3球罐上布置大于3.6环，即至少4环。
②确定连续热电偶安装位置
确定角度：在球罐表面布置4环电缆，即将球心分成8个角，每个角设为α，α=360/8=45°。确定每两环测温电缆之间的间距。根据计算公式：弧长=半径×α×π/180=(4600+34)×45×π/180≈3638mm
现场施工时，由球罐最高点开始定位，每两环之间的电缆间距约3638mm。安装方法：用带凹槽的强磁铁每隔0.5~1m固定一点，如图2所示。
图2 连续热电偶在400m3球罐上的安装图
③确定连续热电偶长度与磁铁个数
需将一个罐上所需的连续热电偶总长度确定下来，只要知道每个连续热电偶环的半径，就能计算出每环连续热电偶长度，将每环长度相加，即得出连续热电偶总长度。如图3所示。
图3 连续热电偶总长度计算图
①第一环连续热电偶半径BC=OC×sin(45°/2)=(半径+壁厚)×sin22.5°≈1774mm，第一环连续热电偶长度=2×π×BC=2×π×1774≈11141mm≈11.1m。
②第二环连续热电偶半径ED=OE×sin(45°/2+45°)=(半径+壁厚)×sin67.5°≈4282mm，第二环连续热电偶长度=2×π×ED=2×π×4282≈26891mm≈27m
③第三环连续热电偶长度等于第二环连续热电偶长度
④第四环连续热电偶长度等于第一环连续热电偶长度
⑤连续热电偶总长=11.5×2+27×2+球罐半周长=77+15=92m
⑥安装所需磁铁约180个。
参照以上计算步骤，可以计算出1000m3球罐表面温度测量的连续热电偶安装位置与长度：
①确定在罐上敷设至少5环。
②确定连续热电偶安装位置，由球罐最高点开始定位，每两环之间的连续热电偶间距约3888mm。
③确定连续热电偶长度与磁铁个数，球罐上的电缆总长约为160m。根据连续热电偶长度要求：“一般情况下，连续热电偶长度小于150m。如长度大于150m可分多个区域进行监测”。这样，需将1000m3球罐上的连续热电偶分为两根。一根敷设在第一环、第二环、第三环的一半，另一根敷设在第三环的另一半、第四环与第五环。其电缆长度分别为：第一根电缆长度=第一环+第二环+第三环/2+球罐半周长=84m；第二根电缆长度=第三环/2+第四环+第五环+球罐半周长/2=74m；安装所需磁铁约320个。
连续热电偶的应用和选用稍显复杂，大家可到产品页面//www.e-cumulus.com/product/2513.html仔细了解这种特殊热电偶。
作者：天津辰鑫石化工程设计有限公司 刘峥嵘
相关阅读
连续热电偶的设计与应用
连续热电偶在圆筒出煤仓实时温度监测中的应用
