熱電偶保護套管可能遇到的一些問題

時間:2022-02-26 19:28 來源:未知

熱電偶溫度測量時，為了保護脆弱而昂貴的焊點，你常常需要套管插入被測介質中，探頭再插入熱電偶套管，但是這種方式可能會帶來一些問題。因此在設置套管時，必須進行一係列的評估。

問題：

當流體流過套管時，在兩側會形成高低壓渦流。這些渦流先從一邊分離，然後從另一邊分離，形成交替的模式。這種現象通常被稱為漩渦脫落效應，這種效應可能會帶來不確定的振動。

由交替渦旋引起的壓差產生渦激振動(VIV)，產生應力，並引起橫向和軸向變形，最終導致溫度計套管的斷裂。

工程師是否有可能在設計時避免與渦激振動相關的可能導致疲勞和失效的條件?

答案是可以，但隻有借助正確的工具。

在某一給定的運行環境中，給定的熱電偶的成功或失敗與渦激振動頻率和熱電偶的自然共振頻率的匹配程度有關。

當這兩個值近似時，位移最大，最容易造成破壞。這兩種頻率都可以用ASME創建的公式來計算。

它的當前最新版本是ASME PTC 19.3 TW-2016，它可以用於評估組件的配置和操作參數組合，在下列四個方麵：

頻率極限

溫度計套管的共振頻率必須足夠高，以避免在運行中達到，同時避免與渦激振動頻率近似的可能性。

動態應力極限

動態應力不得超過疲勞應力極限。

靜態應力極限

穩態應力不得超過應力極限。

靜水壓力限製

外部壓力不能超過尖端、柄或法蘭的額定值。

為了保證溫控套管設計的安全性，必須滿足上述四個限製。

設計計算

在ASTM公式中有近20個與工藝條件和尺寸相關的變量，手工計算是不太實際的。

工程師經常在電子表格中構建公式，以方便數據保存和數字處理。

步驟如下：

設計尺寸參數。
將其置於運行環境中(應包括一係列條件，如正常、啟動、最大、坡度變化等)。
創建實現。
一個迭代一個迭代地測試它，逐步朝著能夠通過所有四個評估點的解決方案嚐試。

這種耗時、反複試驗的努力往往會導致溫度計套管的厚度和尺寸遠遠超過必要的範圍，因為公式表明可行的結果實際上是過度的，也不能提供一個最佳的設計方案。

過大的溫度計套管減緩了溫度測量響應時間，需要更大的穿透和阻塞管道。
這個公式僅僅給出了的:它對一組給定的參數進行權衡，並給出一個及格或不及格的分數，但僅此而已。它並沒有向用戶指出更好的解決方案。

進入下一個功能級別需要更複雜的方法。在一個處理單元中可能有幾十甚至上百個溫度測量點，所有這些都需要評估。

熱電偶套管設計軟件

熱電偶設計軟件應該具有幫助工程師優化熱電偶設計的功能。

例如，考慮一組假設的標簽“TE-101”的各個維度和運行參數。

除了簡單的通過或失敗之外，我們還想讓溫度計套管設計軟件告訴我們關於標簽TE-101的信息，無論是單獨的還是在單位、過程、工廠或企業中涉及的所有其他溫度。

以下是溫度計套管設計軟件可以提供的一些基本功能:

輸入輸出範圍：

ASME公式包括任何溫度計套管都必須滿足的尺寸標準(壁厚和尖端厚度等)。

如果任何輸入變量超出了可接受範圍，就會對它們進行標記，並建議使用更合適的解決方案。

尺寸問題：

如果溫度計套管不適用安裝工況，例如，比管道直徑長或太短而不能從安裝孔伸出，這將被標記。

建模程序可以將尺寸數據轉化為熱電偶及其安裝的比例尺圖，以表明組件是如何裝配在一起的，以及熱電偶套管尖端與管道中心的距離有多近。

調用類似的安裝數據：

如果標簽要求在4英寸管道上安裝法蘭，則溫度計設計軟件應尋找類似的安裝數據，包括確定的尺寸、運行參數或其他相關因素，並建議盡可能采用相同的設計，以降低庫存的複雜性。

熱電偶套管目錄：

以前使用的熱電偶應該將其所有尺寸存儲在熱電偶設計軟件數據庫中，這樣就可以很容易地從列表中提取。

此查找功能可以擴展到工廠的特定零件編號，或已批準供應商的目錄，以最小化潛在庫存項目的數量。

僅僅報告給定標記在一個或多個條件下未能通過測試是不夠的。
溫度計套管設計軟件必須進入下一個步驟，並提供它失敗的原因分析，然後更進一步，提出補救措施。

在簡單的情況下，這可能是一個簡單的改變，例如在不犧牲所需測量位置的情況下縮短插入長度，或者可能增加一到兩毫米的壁厚。

在更困難的情況下，它可能會建議一個完全不同的解決方案，如抗渦激振動的雙絞線溫度計套管剖麵，或非接觸式溫度測量方案。

扭絞方形熱電偶套管具有獨特的外形設計，以避免正常的尾流脫落問題。

它的幾何形狀破壞了長漩渦的形成，讓它們在兩邊形成，所以它們傾向於平衡和抵消彼此。其結果是大大減少振動，在某些情況下可減少90%。

以上是熱電偶套管的一些問題和解決方法，希望能給你帶來一些幫助，提供一些思路

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