CN106768467B - 一种金属内壁温测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属内温度测量技术领域，具体公开了一种金属内壁温测量装置及方法。该装置中被测量金属样件包括被测金属样件前段和被测金属样件后段，且两者通过活套螺纹相固定连接，并通过被测金属样件前段和被测金属样件后段之间设置的平面密封垫片进行密封；在被测金属样件前段右侧端面上开有测温槽，在被测金属样件前段沿轴线方向的管壁上开孔，且开孔在沿轴线不同长度或者不同角度引出，使位于测温槽中的光纤温度传感器从被测金属样件前段轴向方向的开孔引出，且光纤温度传感器经激光焊与光纤传感器的连接头相连接。该装置及方法，能够测量沿金属厚度方向的壁温，提高金属壁温测量的可达性、精准性以及金属壁温测量的快速响应能力。
Description
技术领域
本发明属于金属内温度测量技术领域，具体涉及一种新型金属内壁温测量装置及方法。
背景技术
当前，金属壁温测量的主要方法是利用贴片热电阻或者热电偶进行金属内壁或者外壁的温度测量，金属厚度方向的温度基本依据计算获得，也有采用钻孔的方式，沿着厚度方向布置热电偶进行测温，但是该方法受钻孔深度的不确定以及热电偶测温接触点的不确定带来一定的测量偏差，难以为金属热疲劳分析提供准确数据。
并且，热电偶传感器占有一定的空间，对于较薄的金属很难进行测量或者很难进行多层测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型金属内壁温测量装置及方法，其可以克服钻孔测量的不确定性，满足对于金属厚度多层测温的要求。
本发明的技术方案如下：一种新型金属内壁温测量装置，该装置包括光纤温度传感器以及被测量金属样件，其中，被测量金属样件包括被测金属样件前段和被测金属样件后段，且两者通过活套螺纹相固定连接，并通过被测金属样件前段和被测金属样件后段之间设置的平面密封垫片进行密封；在被测金属样件前段右侧端面上开有测温槽，在被测金属样件前段沿轴线方向的管壁上开孔，且开孔在沿轴线不同长度或者不同角度引出，使位于测温槽中的光纤温度传感器从被测金属样件前段轴向方向的开孔引出，且光纤温度传感器经激光焊与光纤传感器的连接头相连接。
所述的被测金属样件前段轴向方向中的开孔中设有毛细管，光纤温度传感器从毛细管引出。
所述的测温槽为不同半径的同心圆，并在每个同心圆敷设一根多测点的光纤温度传感器。
所述的测温槽为阿基米德螺旋性敷设槽，在阿基米德螺旋性敷设槽设置单根或多根光纤温度传感器。
所述的被测金属样件前段厚度方向的槽面与轴向方向的孔面相交处光滑且无毛刺。
所述的被测金属样件前段与平面密封垫片之间填充有与管道材质一致的金属粉末，用于固定光纤，但不改变传热性能。
一种新型金属内壁温测量方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤1、将被测金属样件制成两段，并通过活套螺纹进行固定连接；
步骤2、在被测金属样件段的端面上设置测温槽；
步骤3、在被测金属样件中设置光纤温度传感器，以实现对被测金属样件厚度方向的温度测量。
将被测金属样件分成被测金属样件前段和被测金属样件后段，前两者之间设置有平面密封垫片，并通过同样材质的活套螺纹进行密封固定连接。
在被测金属样件前段中与被测金属样件后段相接触的端面上开有同心圆槽或者阿基米德螺旋槽。
所述的步骤3的具体步骤为：在被测金属样件的测温槽中敷设光纤温度传感器，在被测金属样件内埋置有毛细管，且毛细管沿轴向不同长度或着不同角度处引出，使敷设在测温槽中的光纤温度传感器从毛细管引出，使光纤温度传感器经激光焊与光纤传感器的连接头相连，并在毛细管引出处与被测金属样件的外壁焊接固定；利用埋入被测金属内的光纤温度传感器，实现对沿金属厚度方向的壁温测量。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种新型金属内壁温测量装置及方法，能够测量沿金属厚度方向的壁温，提高金属壁温测量的可达性、精准性以及金属壁温测量的快速响应能力。
附图说明
图1为本发明所述的一种新型金属内壁温测量装置测量金属厚度温度的装置结构示意图；
图2为图1中待测金属端面测温槽结构示意图；
图中：1、光纤温度传感器；2、毛细管；3、光纤传感器接头；4、活套螺纹；5、密封垫片；6、被测金属样件前段；7、被测金属样件后段；8、测温槽。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2所述，一种新型金属内壁温测量装置，该装置包括光纤温度传感器1、毛细管2，其中，光纤温度传感器1为刻有多块感温元器件的传输型单根光纤，压覆在光纤上的感温元器件，其可随着温度的变化，并将温度的变化随光纤传输至信号解调器，通过信号解调器转变为可测量的电信号进入采集装置，实现温度的测量；被测量金属样件包括被测金属样件前段6和被测金属样件后段7，且被测金属样件前段6和被测金属样件后段7之间通过活套螺纹4连接，并通过两者之间的平面密封垫片5，实现被测金属样件前段6和被测金属样件后段7之间的密封连接，其中，被测金属样件前段6右侧端面开有测温槽8，测温槽为不同半径的同心圆，或者阿基米德螺旋性敷设槽；对于金属壁厚2mm 以上的壁温测量，在每个同心圆敷设一根多测点的光纤温度传感器1；对于阿基米德螺旋形敷设槽可用于单根多点测温的光纤温度传感器1，其适用于各种壁厚，可在阿基米德螺旋槽内敷设多根光纤以防止个别光纤的损坏；在被测金属内埋置有毛细管2，毛细管2沿着被测金属样件前段6轴向方向上，沿轴向不同长度或者不同角度处引出，位于被测金属样件前段6中不同半径同心圆中的光纤温度传感器1，从毛细管2引出，且光纤温度传感器1经激光焊与光纤传感器的连接头3相连接，并在毛细管2引出处与被测金属样件的外壁焊接，防止管外泄露；或者，在被测金属样件内沿轴向开有不同长度或者不同角度的开孔，光纤温度传感器1之间从被测金属样件轴向方向的开孔引出，并使光纤温度传感器6与光纤传感器的连接头3激光焊接连接；被测金属样件前段6厚度方向的槽面与轴向方向的孔面相交处光滑且无毛刺，被测金属样件前段6与被测金属样件后段7之间相连接的活套螺纹4与被测金属材质一致；在被测金属样件前段6与被测金属样件后段7之间设置平面密封垫片5，且在被测金属样件前段 6与平面密封垫片5之间填充与管道材质一致的金属粉末，用于固定光纤，但并不改变传热性能。
一种新型金属内壁温测量方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤1、将被测金属样件制成两段，并通过活套螺纹进行固定连接；
将被测金属样件分成被测金属样件前段和被测金属样件后段，前两者之间设置有平面密封垫片，并通过同样材质的活套螺纹进行密封固定连接；
步骤2、在被测金属样件段的端面上设置测温槽；
在被测金属样件前段中与被测金属样件后段相接触的端面上开有同心圆槽或者阿基米德螺旋槽；
步骤3、在被测金属样件中设置光纤温度传感器，以实现对被测金属样件厚度方向的温度测量；
在被测金属样件的测温槽中敷设光纤温度传感器，在被测金属样件内埋置有毛细管，且毛细管沿轴向不同长度或者不同角度处引出，使敷设在测温槽中的光纤温度传感器从毛细管引出，使光纤温度传感器经激光焊与光纤传感器的连接头相连，并在毛细管引出处与被测金属样件的外壁焊接固定；利用埋入被测金属内的光纤温度传感器，实现对沿金属厚度方向的壁温测量。
Claims (7)
1.一种金属内壁温测量装置，其特征在于：该装置包括光纤温度传感器(1)以及被测量金属样件，其中，被测量金属样件包括被测金属样件前段(6)和被测金属样件后段(7)，且两者通过活套螺纹(4)相固定连接，并通过被测金属样件前段(6)和被测金属样件后段(7)之间设置的平面密封垫片(5)进行密封；在被测金属样件前段(6)右侧端面上开有测温槽(8)，所述的测温槽(8)为不同半径的同心圆，并在每个同心圆敷设一根多测点的光纤温度传感器(1)；在被测金属样件前段(6)沿轴线方向的管壁上开孔，且开孔在沿轴线不同长度或者不同角度引出，使位于测温槽(8)中的光纤温度传感器(1)从被测金属样件前段轴向方向的开孔引出，且光纤温度传感器(1)经激光焊与光纤传感器的连接头(3)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种金属内壁温测量装置，其特征在于：所述的被测金属样件前段轴向方向中的开孔中设有毛细管(2)，光纤温度传感器(1)从毛细管(2)引出。
3.根据权利要求1所述的一种金属内壁温测量装置，其特征在于：所述的测温槽(8)还可以为阿基米德螺旋形敷设槽，在阿基米德螺旋形敷设槽设置单根或多根光纤温度传感器(1)。
4.根据权利要求1所述的一种金属内壁温测量装置，其特征在于：所述的被测金属样件前段(6)厚度方向的槽面与轴向方向的孔面相交处光滑且无毛刺。
5.根据权利要求1所述的一种金属内壁温测量装置，其特征在于：所述的被测金属样件前段(6)与平面密封垫片(5)之间填充有与管道材质一致的金属粉末，用于固定光纤，但不改变传热性能。
6.一种金属内壁温测量方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：
步骤1、将被测金属样件制成两段，并通过活套螺纹进行固定连接；
步骤2、在被测金属样件段的端面上设置测温槽；
在被测金属样件前段中与被测金属样件后段相接触的端面上开有同心圆槽或者阿基米德螺旋槽；
步骤3、在被测金属样件中设置光纤温度传感器，以实现对被测金属样件厚度方向的温度测量；
在被测金属样件的测温槽中敷设光纤温度传感器，在被测金属样件内埋置有毛细管，且毛细管沿轴向不同长度或着不同角度处引出，使敷设在测温槽中的光纤温度传感器从毛细管引出，使光纤温度传感器经激光焊与光纤传感器的连接头相连，并在毛细管引出处与被测金属样件的外壁焊接固定；利用埋入被测金属内的光纤温度传感器，实现对沿金属厚度方向的壁温测量 。
7.根据权利要求6所述的一种金属内壁温测量方法，其特征在于：所述的步骤1的具体步骤为：将被测金属样件分成被测金属样件前段和被测金属样件后段，前两者之间设置有平面密封垫片，并通过同样材质的活套螺纹进行密封固定连接。
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