分体式高温温湿度探头是一种将耐高温的探头部分与信号变送/显示部分通过线缆分离开来的传感器系统。
探头部分:直接插入高温环境(如烘箱、锅炉、管道),采用特殊的材料和结构,能够短期或长期承受高温。
变送器/显示表头部分:安装在远离高温区的安全位置(如设备控制面板上),内部包含对温度敏感的电子元件。它负责处理探头传来的信号,并将其转换为标准输出。
这种设计完美解决了高温环境下电子元器件无法长期稳定工作的难题。
物理分离与主动冷却:
原理:通过一定长度的连接电缆(从几米到数十米),将处于高温区的探头与处于常温区的变送器连接起来。
主动冷却:对于极高温度(如超过400°C)的应用,探头部分会配备压缩空气或水冷却套。冷却介质持续流过探头壳体,形成一个保护屏障,将探头本体的温度降至其允许的工作范围之内。这是其能在极端环境中生存的关键。
耐高温的探头设计:
材质:探头杆通常采用耐高温不锈钢(如310S、316L) 或特殊合金。密封材料使用高温陶瓷、金属烧结滤芯或特种高温环氧树脂。
传感器保护:内部的温湿度传感元件被严密保护在探头内,并通过特殊结构(如多层烧结过滤器)减缓高温和有害气体对传感器的直接冲击。
高温下的湿度测量技术:
干湿球法:这是一种经典、可靠的方法。探头内部包含一个“干球”温度传感器和一个包裹在湿润纱布中的“湿球”温度传感器。通过测量这两个温度值,并查阅“焓湿图”或通过公式计算,即可得到相对湿度。该方法稳定、耐高温,但需要维护(保持纱布湿润和清洁)。
阻容法/陶瓷烧结法:采用特殊的陶瓷烧结体作为湿敏元件。这种多孔陶瓷能在高温下吸收水蒸气,并通过测量其电阻或电容的变化来计算出湿度。这是目前更主流的一体化电子测量方案。
在高温下测量湿度是最大的技术挑战。通常采用以下两种主流技术:
这种探头专为存在高温工艺的工业领域设计:
工业烘干与烘烤设备:
食品、烟草、药材、木材、油漆烘道或烘箱。监测内部温湿度以保证烘干工艺和质量。
热处理炉与工业窑炉:
用于监控炉内气氛的湿度,这在金属热处理(如淬火、回火)和陶瓷烧结过程中至关重要,直接影响产品性能。
烟气排放与环保监测:
安装在烟道或除尘器前后,测量高温、高粉尘的烟气露点温度,用于计算相对湿度,防止设备腐蚀和优化脱硫脱硝工艺。
化工与石化过程:
反应釜、蒸汽管道、干燥塔等,监测工艺气体的温湿度参数。
塑料与橡胶工业:
注塑机料筒、挤出机、硫化罐等高温高压环境。
造纸行业:
纸张烘干部的温湿度监测。
选择分体式高温温湿度探头是一项专业性很强的工作,需重点关注:
温度与湿度范围:
明确最高工作温度:这是选型的首要前提。不同型号的探头耐温等级不同(如120°C, 250°C, 400°C, 800°C)。
湿度测量范围:高温下的湿度范围通常较窄,需确认是否符合工艺要求。
冷却方式:
无冷却:适用于温度相对较低(如<200°C)或短期测量的场合。
风冷:通过压缩空气冷却,适用于中等温度(如200°C ~ 400°C)。
水冷:通过循环水冷却,适用于极高温度(>400°C)和恶劣环境。选型时必须确认现场是否有可用的气源或水源。
探头材质与防护:
根据环境腐蚀性(如酸性烟气)选择316L不锈钢或更高级别的耐腐蚀合金。
确认探头的防护等级和耐压等级。
测量原理:
干湿球法:精度高、稳定,但需要维护。
陶瓷阻容法:免维护、一体化,但长期稳定性可能需校准,且在极高温度下寿命可能受影响。
输出信号与电缆长度:
变送器部分通常提供4-20mA或RS485输出。根据控制室的距离确定所需电缆的长度。
安装接口:
探头通常配有标准螺纹(如G1/2", M20*1.5, NPT 1/2")或法兰,需与设备上的安装接口匹配。
分体式高温温湿度探头是工业测量领域的“特种部队”,它通过分离式设计、耐高温材料和主动冷却技术,成功地将温湿度测量拓展到了常规传感器无法企及的高温禁区。它是实现高温工业过程精准控制、能效管理和安全生产的关键感知器官。在选型时,务必与供应商深入沟通具体的工艺条件,以确保选择的探头能够稳定、可靠地工作。
