[实用新型]一种采用管箍结构的超低温管道表面温度测量装置

说明书

本实用新型涉及一种采用管箍结构的超低温管道表面温度测量装置，包括管箍、连接螺栓、限位螺栓、测温块及测温元件；所述管箍通过连接螺栓固定在超低温管道的外围，管箍与超低温管道间至少设有一个测温块，测温块与超低温管道接触的一面为弧面，与管箍接触的2个侧面为向超低温管道外侧及中心倾斜的斜面；所述弧面具有与超低温管道的外表面相配合的弧度；测温块上开设空腔用于放置测温元件。本实用新型所述温度测量装置与超低温管道采用可拆卸式连接方式，不需要在超低温管道上进行开孔和焊接操作，并可对预冷用超低温管道上、下表面的温差进行监测，预防“香蕉效应”的出现。

技术领域

本实用新型涉及超低温管道的低温测量技术领域，尤其涉及一种用于-100℃～-273℃超低温管道的管道表面温度测量装置

背景技术

目前国内按照工作温度对管道进行分类，一般将介质工作温度低于-40℃的管道称为低温管道，对于介质工作温度低于-100℃的管道，称为超低温管道。根据这一定义，常见的超低温管道工作介质主要有：液氢、液氮、液氧和液化天然气(LNG)。

由于不锈钢和9％镍钢具有较好的低温性能，在低温工程上得到广泛应用。从材料性能、经济适用性和应用成熟度上考虑，不锈钢在低温工程管道的应用上更加广泛。

由于超低温工作介质在输送和转移过程中蕴含的危险性，超低温管道的表面温度监测是低温工业设施管网系统运行监测的重要内容。目前常用的超低温测温元件主要有三种：热电偶、二极管和电阻线缆。这三种测温元件在超低温环境下具有不同的测温原理和物理学特性，因此有不同的优缺点和适用范围。

热电偶测温元件，精度一般，误差相对较小，使用最广。

二极管测温元件，精度高，误差略大，测温下限很低，使用寿命低于其他两种测温元件。

电阻线缆，测温的精度和误差都介于热电偶和二极管元件之间，测温下限比前两者高。电阻线缆通过缠绕在管道外壁进行测量，获得的温度数值是管道在圆周方向上的温度平均值；在超低温管道内部存在气液分离现象和超低温管道在进行预冷操作时，电阻线缆是不适合用于进行温度测量的。

传统的超低温管道表面温度监测采取如下的方法：在选定的管道上确定测温位置，以一定的倾斜角在在管道外壁开一个坡口，在相应的管道内壁位置焊接一块贝壳状的钢板，以密闭的方式包裹住坡口所在的范围，从而在管道开孔位置的内壁处形成一个与管道内工作介质相互隔离的空腔。在此空腔之内安放测温元件，通过线缆供应5～12V的直流电源，通过信号线将获得的电信号外送。

上述超低温管道温度测量方法存在如下不足：

1.由于液氢、液氧和LNG厂站的防火防爆等级较高，不允许在工程现场进行管道的切割和焊接，只能在设备加工厂对管道进行开孔和焊接处理。因此导致管道上的测温点选择受到很大的局限，一旦确定测温点就无法进行调整。

2.由于超低温管道的材质不同于普通碳钢，焊接性能相对较差；同样DN直径的管道，超低温管道的壁厚是普通碳钢管道的数倍。因此在对超低温管道进行开孔和焊接时，需要使用专用的特种焊条和特种焊工。在管道内壁进行焊接后，需要进行试漏操作。上述这些过程带来人工成本的明显增加。

另外，对于存储和输送超低温工作介质的设备和管道，在投产和检修后恢复生产时，需要进行预冷操作。在超低温管道进行预冷操作时，由于预冷工作介质在传输和相变过程中会使管道的上部和下部产生温差，当这一温差达到某一数值时会导致管道发生“香蕉效应”，进而导致不可逆和不可控的弯曲形变，造成严重的经济损失和安全事故。通过监测预冷过程中的超低温管道在不同位置的上、下表面温度，可以对预冷过程进行实时干预来避免“香蕉效应”的发生。通过比对在超低温管道在同一位置的上、下表面温度差，有助于预冷过程的精确控制，在最大程度上降低事故发生概率和经济损失。

发明内容