温度仪表通常指双金属温度计、压力式温度计、热电偶、热电阻、铠装热电偶、铠装热电阻、温度变送器、一体化温度变送器、温度计套管、温度开关等用于温度测量的产品,温度仪表选型设计在SH/T3005-2016《石油化工自动化仪表选型设计规范》中是这样规定的:
1、温度测单位和量程
①温度仪表测量单位应采用摄氏度(℃)。热力学温标单位开尔文(K)仅用于包含绝对温度的计算。
②就地温度仪表的刻度/量程应采用线性直读式或数字显示。
③温度仪表的操作温度对于就地温度计应为刻度/量程的30%-70%;对于温度变送器应为量程的10%-90%。
④当操作温度不低于设计温度的30%时,仪表的量程应覆盖设计温度。
2、就地温度仪表
①就地温度仪表直选用万向型双金属温度计,温度测量范围直为-85~500℃,满量程确度不应低于±1.5%。
②在工艺管道及设备有振动、介质低温、现场环境高温或需要远程指示等场合直选带毛细管远传的压力式温度计,温度测量范围宜为-200℃~700℃,满量程精确度不应于±1.5%。毛细管的长度不应超过10m且应带有铠装层,毛细管材质应为不锈钢。
③双金属温度计和压力式温度计应配温度计套管(TW)。温度计套管的设计应符合5.3.11条规定。
④双金属温度计和压力式温度计的表盘直径宜为φ100mm;在照明条件较差、安装位置较高及观察距离校远的场合,宜选用150mm表盘。表盘外壳宜为不锈钢,面板宜为白底黑字,应带防爆玻璃。
⑤当仅用于设备标定、临时测温等场合宜选用温度计套管(TW)。温度计套管应配螺纹盖并150mm长的不锈钢链。
⑥当需要就地测量管道或设备表面温度时,可采用表面型双金属温度计或表面型压力式温度计。
3、远传测量温度仪表
①要求以4-20mA带HART协议、FF-H1、Profibus-PA等标准信号传输时,应选用测温元件配现场温度变送器。测温元件应选用热电偶(TC)或热电阻(RTD)。
②除了三取二配置的测温元件外,用于安全联锁用途的测温元件应与其用途的测温元分开设置并应安装在不同的温度计套管内;用于安全联锁或关键控制的单检测点测温元件宜采用双支,且温度变送器宜选用双通道型或冗余配置。
③要求以mV温度信号传输时,应选用热电偶配补偿导线并接入温度转换器、带TC转换安全栅或控制系统的mV信号输入卡;要求以电阻温度信号传输时应选用热电阻并接入RTD温度转换器、带RTD转换安全栅或控制系统的RTD信号输入卡。
④多路温度变送器宜用温度指示和报警、温度计算和温度控制,但不得用于安全联锁。
⑥温度测量精确度要求较高、反应速度较快、无振动场合宜选用热电阻(RTD)。RTD应采用Pt100分度号,且应符合lEC60751标准,测温范围和允差值应符合表5.3.9规定,RTD宜采线圈或绕线式,不得采用薄片式,RTD宜采用三线制。
⑦温度测量范围大、有振动场合宜选用热电偶。热电偶可选用K、N、E、J、T、S、R、B分号且,应符合IEC60584-1及IEC60584-2标准,测温范围和允差值应符合表5.3.9规定。
⑧热电偶的冷端温度补偿应在温度变送器上实现,当未设置温度变送器时,应在控制系统mV信号输入卡(TC卡)上完成。热电偶与温度变送器或mV信号输入卡(TC卡)之间应配补偿电缆。
⑨常用测温元件的分度号应按表5.3.9选用:
⑩测温元件的选型,应符合下列规定:
a)除非工艺对温度测量有特殊要求,测温元件应选用铠装型,热电偶宜选用非接地型;
b)除非工艺管道、设备已配温度计套管或在5.3.12条场合下,测温元件应配温度计套管;
c)测量管道或设备的外壁温度,应选用表面热电偶或表面热电阻;
d)当需要测量设备内的多点温度时,应选用多点测温元件;
e)用于安全联锁回路或关键控制回路的测温元件宜选用双支热电阻或双支热电偶;
f)用于测量加热炉、裂解炉、焚烧炉等炉膛或蒸汽锅炉内的温度时,应符合下列要求:
1)在满足温度测量范围前提下,应优先使用K型热电偶;
2)热电偶应配固定卡,并带有膨胀圈,保证在热应力作用下测温元件可以在炉内移动,以保护热电偶焊接点;
3)测温元件材质的选择、安装方法等应符合工业炉制造厂要求;
4)测温元件的接线盒距离炉外壁不应小于200mm;
g)当工艺介质有腐蚀性时不宜选用J型热电偶;
h)测温元件铠装护套的材质最低宜选用316SS;当介质最高温度介于800℃~1000℃时宜选用Inconel合金,介于1000℃~1500℃时宜选用铂,高于1500℃时宜选用钽或钼;
i)测温元件的绝缘村料宜选用氧化镁(MgO),也可选用氧化铝(Al2O3)或其他材料:
j)单支及双支测温元件铠装护套的外径宜为φ6mm;多点(支)测温元件铠装护套的外径应符合制造厂要求。测温元件与温度计套管之间宜采用1/2“NPT螺纹连接;
k)安装在爆炸危险区内的测温元件的接线盒应选用隔爆型(Exd)或增安型(Exe);配双支测温元件的接线盒宜配6个接线端子和2个电气接口。
⑪温度计套管的选型, 应符合下列规定:
a)温度计套管应首选锥形单端整体钻孔型套管,当介质温度、压力较低时,也可选用二次成型厚壁套管;
b)单支及双支测温元件温度计套管的过程连接法兰尺寸宜为DN40(1.5”),多点(支)测温元伴温度计套管的过程连接尺寸宜为DN80(3”)或DN100(4”);
c)过程连接方式应首选法兰连接,压力等级和法兰规格应符合配管材料等级规定。当配管材料等级规定不允许采用法兰连接时,应采用承插焊连接。对用于非危险介质(如:水、空气、氮气等)的低压管道(CL150或以下)也可采用螺纹连接;
d)温度计套管材质的选用应满足温度测量范围及防腐蚀、防磨蚀等要求,最低应选用316SS并且不应低于设备或管道材质,设计可按表5.3.11选择相应的材质:
e) 温度计套管的插入深度应保证测温元件的端点位于被测介质温度变化的灵敏区域。在管道内安装时,插入深度宜位于管道直径的1/3到1/2处,并且应至少插入管道内50mm;在容器内安装时,插入深度距容器内壁宜至少150mm,但对于带有搅拌器的容器插入深度可适当缩短;
f)在工艺流体温度、压力、流速较高或管径较大场合,对温度计套管应依据ASMEPTC 19.3 TW标准做振动频率及应力符合性计算,当振动频率及应力不符合该标准要求时,应对温度计套管的结构尺寸或材质进行调整以满足其要求;
g)用于强腐蚀性介质的温度计套管应采用加厚管壁。用于TC、RTD及双金属温度计时,孔径不应小于φ6.5mm;用于压力式温度计时,孔径不应小于φ10mm;但当温度计管嘴内壁衬胶或带有防腐涂层时,其有效内径应大于温度计套管根部外径至少2mm;
h)测量流动的、含固体颗粒介质的温度时,应采用耐磨型温度计套管;
i)法兰连接温度计套管应按照设计压力的1.5倍进行水压实验,并应符合ASME B16.5标准;
j)测温元件与温度计套管之间宜带压紧弹簧。
⑫下列场合测温元件不应使用温度计套管:
a)使用表面测温元件测量管道或设备的表面温度;
b)测量压缩机、风机的轴承温度;
c)测量电机的定子温度和轴承温度;
d)特殊设计需要快速响应的测温元件。
⑬温度变送器的选型,应符合下列规定:
a)温度变送器应首选二线制4-20mA带HART协议智能型,也可选用FF-H1、Profibus-PA等现场总线仪表和工业无线仪表;
b)温度检测点环境温度不高于60℃或安装位置不高于地坪20m的场合,宜选用一体型温度变送器;温度检测点环境温度高于60℃或安装位置高于地坪20m的场合,宜选用分体型温度变送器;
c)温度变送器可选单通道、双通道或多通道。当选择双通道或多通道时,各通道应能分别接入不同分度号的测温元件;
d)安装在爆炸危险区内的温度变送器应选用隔爆型(Exd)、本安型(Exi)或无火花型(Exn);
e)温度变送器的读数精确度不应低于±0.2℃;
f)温度变送器应具有量程、分度号可组态功能;
g)温度变送器应具有输入/输出隔离、热电偶冷端补偿和输出信号线性化功能;
h)温度变送器应具有热电偶烧脱(TC burnout)自动检测功能,当测温元件断偶、断线(开路)时,输出信号状态应能通过组态选择“超量程”或“欠量程”故障模式 。
⑭下列场合可使用温度开关代替温度变送器:
a)成套设备带的电加热器的温度开关;
b)仪表柜、控制柜中安装的高温报警开关;
c)HVAC中的温度控制系统。
⑮温度开关接点应为密封型。在爆炸危险区内安装时,应选用防爆型,宜选用DPDT型干接点。