液化烴球罐在工業裝置中一般作為中間罐或成品罐，因其為承壓罐，危險性很大。在國內外曾出現過多起爆炸事故，造成生命和財產的重大損 失。因此，球罐的消防設計要求很嚴格。
球罐消防設計，要求球罐表面溫度與雨淋閥進行聯鎖。當達到設定溫度時，聯鎖打開雨淋閥進行消防噴淋。對于球罐表面溫度的檢測，在以往的設計中，經常采用閉式噴頭(又稱感溫玻璃泡)。感溫玻璃泡安裝在凈化風管線上，在球罐外構成多個環 狀，在罐底凈化風總管上設壓力開關。當球罐外表面溫度超過68℃時，感溫玻璃泡破裂，壓力降低，壓力開關動作輸出信號，通過控制系統聯鎖開啟雨淋閥，實現消防噴淋。這種設計方案在中國沿續了很長時間，其特點是反應快、投資少，缺點是施工量大、容易誤動作。一旦因為外界原因使感溫玻璃泡的破裂，造成聯鎖動作，往往使操作人員虛驚一場，同時造成水資源浪費。
采用線形定溫火災探測器，也只能對已發生的火災進行探測，而在火災發生之前，環境溫度為-40~68℃時，無法發出報警。
如果能夠檢測出真實的罐外表面溫度，在事故或火災未發生時發出報警，在確定的條件下才進行聯鎖動作，就能解決誤動作的問題。同時，使操作人員具有充分時間采取相應的措施，避免發生事故或引起火災。現在，由美國研制開發的測溫電纜就能實現上述要求。它能夠連續產生與其長度所及范圍內的最高點溫度相對應的毫伏信號，可用來連續探測監控區域的最高溫度，對溫度的變化進行實時監控，不僅能測定溫度異變的幅度，而且能確定溫度異變的區域。
連續熱電偶工作原理
連續熱電偶又稱特種測溫熱敏電纜或尋熱式熱電偶，它利用熱電效應原理，能夠連續產生與其長度所及范圍內的最高點溫度相對應的毫伏信號，它與普通熱電偶不同之處在于它的熱接點不固定，而是始終與線纜上的最高溫度點相對應。當測溫電纜上任何一點(T1)的溫度高于其他部分的溫度時，該處的熱電偶導線之間的絕緣電阻(R)降低，導致出現“臨時”熱電偶接頭，其作用與常規單接點熱電偶接頭相同，當測溫電纜上另外一點(T2)的溫度高于T1點時，該處的熱電偶導線之間的絕緣電阻會變的低于T1點的電阻，導致出現新的“臨時”熱電偶 接頭。測溫電纜在單點受熱、兩點受熱時的情況見圖1所示。
圖1 連續熱電偶工作原理
連續熱電偶在球罐上的安裝設計
由于連續熱電偶獨特的功能，現已在各個領域廣泛應用，在石油化工領域的應用：電纜通道、氣化爐、反應罐、油罐等。其安裝設計已有成熟的經驗。但是，在液化烴球罐上的安裝設計還很少。
藍星石化公司天津石化廠液化烴罐區原有4個400m3球罐。內徑為9.2m，壁厚34mm。新建2個1000m3球罐，內徑為12.3m，壁厚40mm。設計中選用昌暉儀表生產的連續熱電偶。
400m3球罐安裝設計過程如下。
①確定連續熱電偶在球罐上敷設的環數
根據連續熱電偶布線距離要求：連續熱電偶布置位置離被保護處所不應超過2m。這樣，兩環電纜之間最大間距應不超過4m。因此，敷設環數可用 球罐半周長除以4m得到。即
從而得到電纜在400m3球罐上布置大于3.6環，即至少4環。
②確定連續熱電偶安裝位置
確定角度：在球罐表面布置4環電纜，即將球心分成8個角，每個角設為α，α=360/8=45°。確定每兩環測溫電纜之間的間距。根據計算公式：弧長=半徑×α×π/180=(4600+34)×45×π/180≈3638mm
現場施工時，由球罐最高點開始定位，每兩環之間的電纜間距約3638mm。安裝方法：用帶凹槽的強磁鐵每隔0.5~1m固定一點，如圖2所示。
圖2 連續熱電偶在400m3球罐上的安裝圖
③確定連續熱電偶長度與磁鐵個數
需將一個罐上所需的連續熱電偶總長度確定下來，只要知道每個連續熱電偶環的半徑，就能計算出每環連續熱電偶長度，將每環長度相加，即得出連續熱電偶總長度。如圖3所示。
圖3 連續熱電偶總長度計算圖
①第一環連續熱電偶半徑BC=OC×sin(45°/2)=(半徑+壁厚)×sin22.5°≈1774mm，第一環連續熱電偶長度=2×π×BC=2×π×1774≈11141mm≈11.1m。
②第二環連續熱電偶半徑ED=OE×sin(45°/2+45°)=(半徑+壁厚)×sin67.5°≈4282mm，第二環連續熱電偶長度=2×π×ED=2×π×4282≈26891mm≈27m
③第三環連續熱電偶長度等于第二環連續熱電偶長度
④第四環連續熱電偶長度等于第一環連續熱電偶長度
⑤連續熱電偶總長=11.5×2+27×2+球罐半周長=77+15=92m
⑥安裝所需磁鐵約180個。
參照以上計算步驟，可以計算出1000m3球罐表面溫度測量的連續熱電偶安裝位置與長度：
①確定在罐上敷設至少5環。
②確定連續熱電偶安裝位置，由球罐最高點開始定位，每兩環之間的連續熱電偶間距約3888mm。
③確定連續熱電偶長度與磁鐵個數，球罐上的電纜總長約為160m。根據連續熱電偶長度要求：“一般情況下，連續熱電偶長度小于150m。如長度大于150m可分多個區域進行監測”。這樣，需將1000m3球罐上的連續熱電偶分為兩根。一根敷設在第一環、第二環、第三環的一半，另一根敷設在第三環的另一半、第四環與第五環。其電纜長度分別為：第一根電纜長度=第一環+第二環+第三環/2+球罐半周長=84m；第二根電纜長度=第三環/2+第四環+第五環+球罐半周長/2=74m；安裝所需磁鐵約320個。
連續熱電偶的應用和選用稍顯復雜，大家可到產品頁面http://m.wxmqjy.com/product/2513.html仔細了解這種特殊熱電偶。
作者：天津辰鑫石化工程設計有限公司 劉崢嶸
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