最佳测量位置如何最大限度提高温度传感器灵敏度与信噪比
我们发现防止 pH 电极结垢的最简单方法是将其安装在流速为 5 到 7 fps 的管道中时，我们开始意识到测量位置的重要性，从而防止响应速度通常下降 100 倍。仅由几毫米的涂层造成。更高的速度还使电极在清洁时响应更快。将电极放入容器的传统观点在几个方面被证明是错误的。即使是最高度搅动的容器中的速度也仅为 1 fps，导致响应缓慢并且需要更频繁地移除电极。此外，从使用中的容器中取出电极比从可隔离的再循环管线中取出更成问题。

我们还发现安装离静态混合器出口太近的 pH 电极噪音太大。将电极向下游移动 25 个管径使世界变得不同。由于额外的传输延迟（9 英尺 4 英寸管道，6 fps），回路死区时间仅增加了 1.5 秒。噪声的降低使我们能使用更小的滤波时间，从而使实际的总环路死区时间更短。

相同的原则适用于热电偶套管，但效果不那么显着。较高的速度会降低结垢率并减少测量滞后，这是传热系数增加的结果。（温度传感器和热电偶套管内径之间的环形间隙（气隙）比速度影响更大。）热电偶套管还应位于热交换器下游约 25 倍管径处，以允许来自管子的流体混合.

液体流中的气泡和气流中的液滴在撞击温度传感器时会产生噪音。生物反应器和化学反应器中的空气、氧气和二氧化碳喷雾器产生的气泡会导致溶解氧和 pH 信号变得嘈杂。减温器出口处的水滴会导致温度测量产生噪音。静态混合器出口处的氨气泡会导致 pH 测量产生噪音。

电极或热电偶套管的尖端应靠近管道中心线，因为温度和成分随管道横截面而变化。对于高粘性流体，误差很明显。我们发现，由于聚合物的高粘度和 98% 硫酸的影响，挤出机出口的温度测量和带有硫酸试剂的静态混合器出口的 pH 值测量对温度传感器尖端的插入深度特别敏感.

差压水头计和涡流计应位于速度分布均匀、流动湍流且存在单相的地方——或者管道设计人员告诉您的任何地方（开玩笑）。

概念：温度传感器位置应提供足够的停留时间和混合，以确保单相和均匀的混合物。该位置应尽量减少注射点和温度传感器之间的体积，以最大限度地减少延迟。对于差压头和涡流计，需要一致的速度分布。最重要的是，该位置必须对过程两个方向的变化敏感。

细节：最大限度地检测过程中因干扰和设定点变化而发生的变化。对于成分、pH 值和温度，选择在两个方向上显示最大变化的位置，以实现受控流量与进料流量之比的正负变化，意识到存在横截面和纵向温度和浓度分布管道和设备。对于蒸馏塔，温度计套管的最佳位置是温度变化最大的塔板，以增加或减少回流与馏出物的比率或蒸汽与馏出物的比率。温度或 pH 温度传感器和分析仪采样头应靠近管道的中心，并应延伸穿过设备壁。通常需要在多个纵向距离上跨越流化床的一系列温度传感器，

热套管的插入长度应大于热套管直径的 5 倍，以最大限度地减少热传导引起的热传导误差，该误差是沿尖端和过程连接之间的热套管壁进行的热传导。为防止管道中的尾流频率引起振动失效，应使用制造商提供的程序对允许的最大长度进行计算。具有良好混合和单相的位置将最大限度地减少测量温度和浓度的波动以及由液体中的气泡或固体和气体中的液滴撞击温度或 pH 温度传感器或进入分析仪的样品管线或进入压力脉冲管线引起的破坏和水平测量。高速气流和熔炉中的压力探头必须设计成使动量和真空效应最小化。温度传感器和样品探针不应安装在泵吸入口上，而应安装在过滤器的下游。通过减少运输延迟和提高速度，最大限度地减少温度传感器死区时间和滞后。

管道或采样管线中的传输延迟是体积除以流速或距离除以速度。温度和 pH 温度传感器的滞后时间分别随着传热系数和传质系数的增加而随着速度的增加而减少。污垢也随着速度的增加而减少。

注意事项：挡板后面或搅拌容器表面或底部附近或在线设备出口处的材料体积可能未充分混合。填充和流化床设备可能因流道而具有不均匀的成分和温度分布。振动分析程序可能只关注热套管故障，而不会预测 RTD 故障。使用氢氧化钙（石灰）或氢氧化镁作为试剂似乎具有成本效益，除非您考虑到控制不良和固体进入下游的成本。

例外情况：由于高度或障碍物，最佳位置可能无法访问或维护。

洞察力：最佳测量位置可最大限度地提高温度传感器灵敏度并最大限度地提高信噪比并最大限度地缩短死区时间。

经验法则：找到一个对过程变化敏感的位置，在那里流体具有均匀的混合物和单相，并且温度传感器滞后和传输延迟最小。

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