[发明专利]温度传感器系统

说明书

本发明公开了一种用于极高温容器的温度测量系统。该系统包括在其中容纳加热气体的容器。该容器包括壁，该壁具有靠近加热气体的内侧和远离加热气体的相反外侧。该壁包括螺纹凹陷部，其中螺柱具有以螺纹方式接合在凹陷部中的第一螺纹部分和从螺柱向外延伸的第二螺纹部分。螺母以螺纹方式接合在螺柱的第二螺纹部分上。保持板位于螺母和该壁的外侧之间，其中第一侧联接到螺母，并且第二侧联接到该壁的外侧。温度传感器设置在保持板的第二表面与壁的外侧之间并联接到壁的外侧。

背景技术

技术领域

本发明的实施方案整体涉及温度传感器，并且更具体地，涉及用于附接锅炉的温度传感器的系统和方法。

领域的讨论

本发明涉及温度测量技术领域。在许多行业中，希望监测操作设备的温度。例如，在锅炉行业中，通常监测管道的表面温度，从而获得其中容纳的加热的气体的温度的指示。通常通过使用焊接到容器表面的热电偶来监测此类设备(包括容器诸如管道、管、导管、歧管等)的温度。

热电偶通常由两根线材或引线组成，这两根线材或引线由不同的金属制成并在结合部处接合在一起。引线的相应端部之间的温差导致在它们之间产生电势差或电压，并产生电流，并且可测量该电压。由于所得电压与温差之间的关系众所周知，因此知道引线两端的电压与一端处的温度可得到另一端处的温度。在其他情况下，可使用其他类型的已知温度传感器。

通常，在各种高温设备诸如加热炉、锅炉、气体涡轮、热回收蒸汽发生器等的操作中，已知的是在升高的温度和压力下在壁式容器诸如管道、管和歧管内传导液体和气体。必须准确地测量管道材料的温度，这也可以指示与设备相关联的管道内输送的热燃烧气体。此类气体的温度范围可从启动条件下的几百华氏度到正常工作条件下的1200华氏度以上。为此，通常通过各种方法将高温传感器诸如热电偶附接到各种管道、管和歧管的表面，从而获得管道材料温度的指示和在其中的气体的温度的间接指示。附接方法必须提供热电偶与管道壁的稳固连接。例如，在常规锅炉中，通常通过焊接连接将热电偶附接到其中具有加热气体的管道的外表面。

通常还需要根据常规的工业标准和规范来构建此类高温设备。例如，ASME锅炉和压力容器规范(BPVC)是美国机械工程师协会(ASME)的工业标准，该标准规范了锅炉和压力容器的设计和建造。由于在正常操作期间锅炉中通常达到高温和高压，因此BPVC要求在某些运送高温蒸汽的管道中使用高蠕变强度钢或蠕变强度增强的铁素体钢(CSEF)。因此，高铬钢合金诸如P91、P22和P11通常用于形成一些在其中输送高温或超临界蒸汽温度气体的管道。此外，基于这些类别的高铬钢合金诸如P91合金的另一项BPVC驱动要求是，在进行任何焊接操作(诸如将热电偶或温度传感器焊接到此类管道的外表面)后，必须对管道执行焊接后热处理操作。在其他情况下，基于容器的某些壁厚，当使用其他合金时，必须同样执行焊接后热处理操作。此类焊接后热处理操作可显著增加采用通过焊接附接的热电偶的常规锅炉的组装成本。而且，如果随后需要在现场通过焊接替换热电偶作为修理或维修步骤的一部分，则这些成本会进一步增加。

在一些情况下，可通过使用弹簧加载的夹具将传感器附接到容器的表面来避免焊接操作。在其他情况下，可采用热电偶组件，诸如具有弹簧加载机构的插入件式热电偶元件，以便使用弹簧压力将热电偶牢固地保持抵靠管道的外表面。然而，在此类情况下，在许多锅炉和气体涡轮应用中达到的非常高的温度可超过某些温度并导致弹簧不回火，从而导致不可靠的连接和管道的表面温度的不准确测量。

因此，需要一种温度传感器系统和将温度传感器诸如热电偶附接到其中具有高温气体或流体的容器的外表面的方法，该方法无需焊接，并且不需要穿透壳体或容器壁，同时保持传感器与容器表面的稳固联接以确保表面温度的准确测量，并且符合BPVC和工业要求。

发明内容