ترموول ها برای محافظت از سنسور های دما مانند ترموکوپل ها، ترمیستور ها و دماسنج های دو فلزی (بیمتال) در برابر آسیب های ناشی از فشار زیاد، سرعت مواد و خوردگی استفاده می شوند. در ادامه این مقاله با ویژگی ها و معیار های انتخاب ترموول آشنا می شوید.
🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل
فهرست مطالب:
🔰ترموول چیست؟
🔰انواع ترموول
🔰نوع اتصال ترموول ها
🔰نتیجه
ترموول چیست؟
ترموکوپل یک تجهیز اندازه گیری دما است که برای تعیین دمای آن در معرض فرآیندی قرار می گیرد. ترموول ساختاری است که Stem ترموکوپل یاRTD را احاطه کرده و از آن در برابر جنبه هایی از فرآیند مانند نرخ جریان سیال یا مواد سوزاننده یا تخریب‌کننده محافظت می‌کند. همچنین از ترموول ها برای حفظ یکپارچگی مرز های فشار در سیستم ها استفاده می شود.
ترموول ها برای محافظت از سنسور دما مانند ترموکوپل ها، ترمیستور ها و دماسنج های دو فلزی (بیمتال) در برابر آسیب های ناشی از فشار زیاد، سرعت مواد و خوردگی استفاده می شوند. آن ها همچنین طول عمر سنسور را افزایش می دهند، امکان تعویض سنسور بدون تخلیه سیستم را فراهم می کنند و احتمال آلودگی را کاهش می دهند. ترموول های طراحی شده برای کاربرد های فشار بالا معمولاً از استوک میله ماشین کاری می شوند تا از یکپارچگی اطمینان حاصل شود. ترموول های کوچکتر برای استفاده در محیط های کم فشار ممکن است از لوله هایی با یک سر بسته ساخته شوند.
انواع ترموول
ترموول ها بر اساس طرح ساقه طبقه بندی می شوند. یک ترموول مستقیم در تمام طول درج با همان قطر است و از خوردگی و فرسایش محافظت می کند. ترموول های پلکانی معمولاً دارای قطر ¾ اینچ به بالا هستند که به قطر ½ اینچ در نزدیکی نوک کاهش می یابد. مساحت سطح کاهش یافته باعث می شود که دستگاه های حسگر سرعت های نرم تر و پاسخ دمایی سریع تری داشته باشند. ترموول های مخروطی دارای قطری هستند که به تدریج در طول طول درج کاهش می یابد. آن ها قدرت برتر و همچنین زمان پاسخ سریع به تغییرات دما را ارائه می دهند. ترموول های مخروطی اغلب در کاربرد های با سرعت بالا استفاده می شوند. مطالعات موردی انجام شده روی ترموول های مستقیم و مخروطی مورد استفاده در خطوط لوله گاز طبیعی نشان داد که ترموکوپل های مستقیم هنگام قرار گرفتن در معرض ارتعاشات ناشی از جریان، شکست زودرس را تجربه کردند.
نوع اتصال ترموول ها
ترموول ها را می توان با استفاده از چندین نوع اتصال مختلف به سر RTD، ترمیستور یا ترموکوپل متصل کرد. برخی از رایج ترین آنها عبارتند از:
- Threaded
- Weld-In
- Socket Weld
- O-Ring
- Flange
اتصالات رزوه ای از موادی ساخته می شوند که می توانند جوش یا لحیم کاری شوند و استحکام بیشتری ایجاد کنند. در فرآیند هایی که باید از آلاینده های رزوه ها اجتناب شود، مانند صنایع غذایی و دارویی، معمولاً از اتصالات جوشی استفاده می‌شود. اتصالات O-ring از یک O-ring برای آب بندی داخل آستین جوش داده شده به مخزن استفاده می کنند. ساختار جوش دوگانه ترموول فلنج دار ANSI B16.5 اتصالات باز را هم در داخل و هم از خارج برای جلوگیری از ورود مواد خورنده به شکاف ها آب بندی می کند.
اندازه سوراخ
در فرآیندهایی که از چندین نوع دستگاه اندازه گیری استفاده می شود، انتخاب یک اندازه سوراخ استاندارد انعطاف پذیری بیشتری را امکان پذیر می کند. این امکان استفاده از یک ترموول را برای ترموکوپل، RTD، دماسنج دو فلزی یا دماسنج آزمایشی فراهم می کند. این اندازه‌های مته استاندارد متداول ترین دستگاه های سنجش دما را در خود جای می‌دهند و شامل موارد زیر می‌شوند:
قطر سوراخ 0.26 اینچ:
¼ اینچ دماسنج دو فلزی ساقه ای #20 ترموکوپل گیج مایع غیر زرهی در دماسنج های شیشه ای تست سایر دستگاه ها با حداکثر قطر 0.25 اینچ
قطر سوراخ 0.385 اینچ:
ترموکوپل گیج #14 مایع زرهی در دماسنج های شیشه ای تست سایر دستگاه ها با حداکثر قطر 0.35 اینچ
انتخاب مواد
انتخاب مواد مناسب برای طول عمر یک ترموول بسیار مهم است. نوع ماده شیمیایی، دما و سرعت جریان ترموول که در معرض آن قرار می گیرد باید هنگام تعیین ماده در نظر گرفته شود. اثرات خورنده مواد شیمیایی در غلظت ها و دماهای بالاتر افزایش می یابد. علاوه بر این، ذرات معلق در مایع می توانند باعث فرسایش شوند. لیست ادامه شامل برخی از مواد متداول برای ساخت چاه های حرارتی است:
فولاد های کربنی
فولاد های کروم/مولیبدن
جوش سوکت
فولاد ضد زنگ
Incoloy
Inconel
Monel
Hastelloy
آلیاژ هاینز
تیتانیوم
فولاد های کربنی مقاومت کمی در برابر مواد خورنده دارند و به کاربردهایی با دما و فشار پایین محدود می شوند. متداول ترین ماده مورد استفاده برای ترموول ها فولاد ضد زنگ است. ترموول فولادی ضد زنگ مقرون به صرفه است و در برابر حرارت و خوردگی بسیار مقاوم است. فولاد کروم/مولیبدن یک فولاد ضد زنگ با استحکام بالا است که برای مخازن تحت فشار استفاده می شود. افزودن مولیبدن مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشد. آلیاژ هاینز از کبالت، نیکل، کروم و تنگستن تشکیل شده است. اغلب برای سولفید کردن، کربورسازی و محیط های حاوی کلر استفاده می شود.
طول غوطه وری
طول غوطه وری فاصله از نقطه اتصال ترموول تا نوک است. برای دستیابی به بیشترین دقت ممکن، طول درج باید به اندازه ای باشد که به کل قسمت حساس به دما دستگاه اندازه گیری اجازه دهد تا به محیط اندازه گیری گسترش یابد. هنگام اندازه گیری دمای مایعات با سنسور دما، دستگاه باید به اندازه طول بخش حساس به دما به اضافه حداقل یک اینچ به داخل محلول کشیده شود. برای گاز یا هوا، باید به طول بخش حساس به دما به اضافه سه اینچ اضافی غوطه ور شود. بخش حساس به دما یک ترموکوپل یا ترمیستور کوتاه است. بنابراین، می توان از یک ترموول با طول درج کوتاه تر استفاده کرد. بخش حساس به دما دماسنج های دو فلزی، RTD و مایع در دماسنج های شیشه ای بین 1 تا 2 اینچ است و برای دقت قابل قبول باید حداقل 2½ اینچ در مایع غوطه ور شود.
نتیجه
تمام دستگاه های سنجش دما در معرض تخریب ناشی از قرار گرفتن در معرض جریان، گرما و فشار هستند. با گذشت زمان، محیط سخت پردازش می تواند بر عملکرد و همچنین یکپارچگی ساختاری سنسور تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، فلزات مورد استفاده در ساخت پروب ترموکوپل در برابر محیط های خورنده آسیب پذیر هستند. علاوه بر این، قطر سیم ترموکوپل به طور متوسط 0.10 تا 0.20 اینچ است و با قرار گرفتن طولانی مدت در معرض گرما، تغییرات متالورژیکی را تجربه می کند. ترموول ها از سنسور اندازه گیری در برابر اثرات مخرب محیط فرآیند محافظت می کنند تا از جابجایی اندازه گیری جلوگیری شود.
همه داده های دما برای فرآیند های حیاتی باید با دستگاه های ضبط‌کننده مانند کنترل‌کننده های دما مستند شود. بعلاوه، هر سنسور دمایی که در آن فرآیند ها استفاده می‌شود باید به صورت دوره‌ای کالیبره شود تا دقت شود. کالیبراتورهای پروب بلوک خشک کالیبراسیون قابل ردیابی NIST را برای ترمیستور، ترموکوپل و پروب‌های RTD ارائه می‌دهند. دوربین های حرارتی و پیرومتر ها، کالیبراتور های جسم سیاه مادون قرمز دقت 1 درصد را ارائه می دهند، اما با تکرارپذیری بالا. در حالی که کالیبراسیون ها را می توان در خانه انجام داد، یک آزمایشگاه کالیبراسیون معتبر AS17025 اطمینان حاصل می کند که روش های مورد استفاده قابل ردیابی NIST هستند.
منبع:
