ترموول

سنسور دما مانند ترموکوپل ها ، ترمیستور ها و دماسنج های دو فلزی (بیمتال) می توانند به آسیب ناشی از فشار ، سرعت مواد ، خوردگی و موارد مشابه حساس باشند. از ترموول برای محافظت از آنها استفاده می شود و از این رو طول عمر سنسور را افزایش می دهد. آنها به شما امکان می دهند سنسور ها را به راحتی و بدون تخلیه سیستم تعویض کنید. ترمول برای کاربرد های فشار بالا معمولاً از میله های فلزی ساخته می شود. برای محیط های کم فشار می توانید از ترموول های کوچکتر که از لوله ها جوش داده شده است استفاده کنید.

ترموول در اصل یک استوانه فلزی است که مانند یک کنسول در لوله های فرایند نصب شده است. آنها محافظت از شرایط فرایند و مهر و موم نمودن فرآیند را برای سنسور های دما فراهم می کنند. هنگامی که یک مایع فرآیند از اطراف ترموول عبور می کند ، گردابه های کم فشار در سمت پایین دست در جریان آرام ، به صورت آشفته و انتقالی ایجاد می شوند. ترکیبی از تنش ها ، ایجاد شده توسط نیرو های کششی خطی استاتیک از جریان سیال و نیرو های بالایی عرضی دینامیکی ناشی از ریزش متناوب گرداب ، نیروی خرابی ناشی از استهلاک مکانیکی ترموول ها را ایجاد می کند. طراحان لوله کشی ممکن است از ابزارهای مختلفی برای پیش بینی و جلوگیری از خرابی های ترموول ها در سیستم های خود استفاده کنند ، اما ASME PTC 19.3-1974 استانداردی بود که بیشتر ترموول ها توسط آن طراحی شدند.

تاریخچه مختصر ASME PTC 19.3

این استاندارد به سال 1957 برمی گردد که ASME (انجمن مهندسان مکانیک آمریکا) تشخیص داد که مکمل 1930 در اندازه گیری دما نامناسب است زیرا شامل اثرات حرارتی و تنش نیست. ASME از کمیته دیگ های بخار و فشار خواست که سندی ایجاد کند ، اما این سند خارج از محدوده آنها تلقی شد. سپس یک کمیته مستقل تمام اندازه گیری دما را با طراحی ترموول ها به عنوان بخشی مهم تقسیم بندی کرد. مبنای ASME PTC 19.3-1974 مقاله ای بود که توسط J.W. Murdock مهندس و متخصص آمریکایی در سال 1959 تهیه و منتشر گردید .

جان بروک از دانشکده تحصیلات تکمیلی Naval Post برخی کارهای پیگیری را در سال 1974 انجام داد که چندین مورد را کشف کرد که مورداک یا آنها را فرض می کرد یا نادیده گرفته بود. بروک ایده هایی مانند استفاده از یک شماره Strouhal متغیر به جای یک شماره Strouhal ثابت ، استفاده از فاکتور های نصب در تقریب فرکانس طبیعی ترموول ، و بررسی حد نسبت فرکانس 0.8 برای محاسبه عدم اطمینان در محاسبات فرکانس طبیعی که برخی از این ها نشان می دهد که می توان در ASME PTC 19.3-1974 پیشرفت هایی ایجاد کرد.

به نظر نمی رسد ASME PTC 19.3-1974 پاسخگوی تمام نصب ها باشد. نمونه ای از خرابی و فرسودگی ترموول به صورت فاجعه بار با مشخصات بالا هنگام خاموش شدن راکتور Monju (ژاپن) Fast Breeder به دلیل نشت در سیستم خنک کننده سدیم مایع در سال 1995 خاموش شد. تحقیقات نشان داد که ترموول مطابق با ASME PTC 19.3- طراحی شده است 1974 اما حالت خرابی به دلیل رزونانس درون خطی بود که در استاندارد به حساب نمی آید. نتیجه تولید نسخه استاندارد ژاپنی با نام JSME S012 بود. این راکتور سرانجام پس از سالها تحقیق و جنگ قانونی در ماه مه سال 2010 مجدداً راه اندازی شد.

در بیشتر موارد ، از ASME PTC 19.3-1974 با موفقیت در برنامه های بخار و غیر بخار استفاده شد. چندین عامل کلیدی باعث شد تا ASME ، کمیته ای را برای بازنویسی کامل استاندارد در سال 1999 تشکیل دهد. پیشرفت در دانش رفتار ترموول ، تعدادی از خرابی های فاجعه بار (از جمله راکتور Monju) و استفاده بیشتر از تجزیه و تحلیل عناصر محدود برای مدل سازی تنش - سایپرز ، با ترکیب این عوامل ، بسیاری از صنایع باعث دور شدن از روشهای ابتدایی و جداول ساده شده در ASME PTC 19.3-1974 به نفع روشهای پیشرفته تر برای پیش بینی فرکانس طبیعی ترموول و محاسبه فرکانس اجباری می شوند.

این کمیته به جای به روزرسانی نسخه موجود ASME PTC 19.3-1974 ، به دلیل تغییرات قابل توجه مرتبط با تلاش ، تصمیم به انتشار استاندارد جدیدی گرفت. بخش محاسبه ترموول ASME PTC 19.3-1974 4 مورد جدیدی بود که در این استاندارد در نظر گرفته شد. برای مقایسه ، استاندارد جدید ، به نام ASME PTC 19.3 TW-2010 ("TW" برای ترموول) ، به دلیل توضیحات تئوری و پیچیدگی مطلوب فرآیند ، بیش از 40 صفحه است.

روش ASME PTC 19.3-1974

همانطور که قبلاً گفته شد ، استاندارد 1974 بسیار مختصر است. به چند پروفیل بنیادی اجازه می دهد و از معادلات ساده برای مدل سازی ترموول برای محاسبات فرکانس طبیعی استفاده می کند. حتی اگر این روش های پیوست را تأیید کند که توسط دیگ های بخار ASME و مخازن تحت فشار و کد های لوله کشی تأیید شده است ، معادلات بین تغییرات سبک نصب معمول مانند جوش فلنجی ، رشته ای و سوکت تفاوت قائل نمی شوند و اثرات پروفیل های مختلف ساقه را نادیده می گیرند ، مانند مستقیم ، مخروطی و پله ای. ابعاد سوراخ موجود در جداول محاسبه نمی شود ، بنابراین منافذ 4/1 اینچ است. و سنسورهای قطر 6 میلی متر ثابت یکسانی را در معادلات دارند و هیچ ثابتی برای سوراخ های سنسور قطر 3 میلی متر ارائه نمی شود.

با وجود همه اشکالاتی که دارد ، ASME PTC 19.3-1974 یک فرایند ساده برای ارزیابی ترموول دارد که به پذیرفتن آن در صنعت کمک می کند. داده های فرآیند و اطلاعات مربوط به مواد ترموول را جمع آوری کنید ، فرکانس طبیعی و استروال را محاسبه کنید ، نسبت را به 0.8 مقایسه کنید ، تنش خمش را محاسبه کنید ، حداکثر فشار را با فشار فرآیند مقایسه کنید و حداکثر طول را به طول مورد نظر بررسی کنید.

جمع آوری داده های فرآیند و اطلاعات مواد یک مرحله ساده است با این تفاوت که یک داده وجود دارد که دیگر به راحتی در دسترس نیست. "نسبت فرکانس در دمای فرآیند به فرکانس در 70 درجه فارنهایت" به راحتی یافت نمی شود.

روش محاسبه فرکانس طبیعی ترموول از یک معادله ساده استفاده می کند ، اما برخی از اصطلاحات مانند Kf به خوبی تعریف نشده اند. اگر طول U ترموول با یکی از موارد ذکر شده در جدول مطابقت نداشته باشد ، طراح باید از داده های طولانی تر از ترموول استفاده کند تا محافظه کارانه باشد. برای یک طراحی ترموول قابل قبول ، نسبت فرکانس Strouhal و فرکانس طبیعی "نباید بیش از" 0.8 باشد.

مرحله آخر ارزیابی طول ترموول بر اساس تنش حالت پایدار است. این حداکثر طول ترموول را برای کنترل فشار خمشی تعیین می کند. این طول با طول مورد نظر مقایسه می شود تا مشخص شود قابل قبول است یا باید کوتاه شود.

انواع ترموول

دسته های مختلفی از ترموول وجود دارد ، بسته به شکل ، قطر پورت مستقیم در تمام طول یکسان بوده و می توانند از خوردگی و فرسایش محافظت کنند. ترموول های پله ای از 4/3 اینچ به نیم اینچ تغییر می کنند. سطح کم شده در انتهای اندازه گیری اجازه می دهد تا سرعت نرم تر و پاسخ دمایی سریعتر برای دستگاه های سنجش وجود داشته باشد.

قطر ترموول مخروطی است که به تدریج و در طول آن به تدریج کاهش می یابد. آنها مقاومت برتر و بدون اتصال شکننده و شکست دارند و به دلیل کوچکتر بودن سطح انتهایی اندازه گیری ، زمان پاسخ سریع و یکسانی دارند. قدرت به این معنی است که آنها برای برنامه های با سرعت بالا مفید هستند. مشاهده شده است که ترموکوپل هایی که به طور مستقیم به فرآیند متصل می گردند تحت ارتعاشات ناشی از جریان شکسته یا خراب می شوند ، اما ترمول های مخروطی می توانند از این طریق سالم بمانند و از آسیب به ترموکوپل ها جلوگیری نمایند.

ترموول ها را می توان با انواع حسگرهای مختلف  RTD ها، ترمیستور ها یا هد ترموکوپل ها با استفاده از چندین نوع اتصال مختلف استفاده کرد. برخی از رایج ترین ها عبارتند از:

• رشته ای
• جوشکاری
• سوکت جوش
• واشر
• فلنج

اتصالات رزوه ای از موادی ساخته شده اند که می توانند جوش بخورند و مقاومت بیشتری ایجاد می کنند. در برنامه های غذایی و پزشکی ، اگرچه این اتصالات می توانند آلودگی داشته باشند ، بنابراین از اتصالات جوشکاری استفاده می کنند. اتصالات O-ring از یک حلقه O برای بسته شدن درون مخزن، به صورت جوش داده شده به مخزن استفاده می کنند. ساختار جوشکاری مجهز به ترموول فلنجی ANSI B16.5 اتصالات باز شده را در سراسر دستگاه مهر و موم می کند تا از مواد خورنده محافظت کند.

اندازه منفذ

اندازه سوراخ یا منفذ های استاندارد در دسترس هستند و می توانند از یک ترموول تنها برای یک ترموکوپل ، RTD ، دماسنج دو فلزی (بیمتال) یا دماسنج آزمایشی در طیف وسیعی از کاربرد های مختلف استفاده کنند. این اندازه های استاندارد منفذ یا سوراخ را می توان با رایج ترین دستگاه ها استفاده کرد.

انتخاب مواد

مواد مناسب برای طول عمر یک ترموول مهم است. شما باید دما ، سرعت جریان و مواد شیمیایی را که ترموول در تماس مستقیم با آن است یا در معرض آن قرار دارد در نظر بگیرید. خورنده های خاص ممکن است در دما ها و غلظت های بالاتر آسیب بیشتری برسانند و ذرات معلق در مایع باعث آسیب و اثرات اصطکاک می شوند. برای این ملاحظات ، طیف گسترده ای از مواد در ترموول می توانند مورد استفاده قرار گیرند ، از جمله:

فولادهای کربنی

فولادهای کروم / مولیبدن

سوکت جوش

فولاد ضد زنگ

اینکولوی Incoloy

اینکونل Inconel

مونل Monel

هستلوی Hastelloy

آلیاژ هاینز

تیتانیوم

فولاد های کربنی دارای مزایایی هستند. آنها به راحتی خورده نمی شوند - اما فقط در دماها و فشارهای پایین قابل استفاده هستند. فولاد ضد زنگ رایج ترین نوع فولاد هستند. این می تواند دما و فشار بالا را تحمل می کنند و همچنین در برابر خوردگی مقاومت می کنند ، همچنین مقرون به صرفه است. کروم / مولیبدن حتی مقاومت بیشتری نیز ایجاد می کند و یک فولاد ضد زنگ برای استفاده در لوله های فشار بالا است. مولیبدن به راحتی در برابر خوردگی مقاومت می کند. آلیاژ هاینز از کبالت ، نیکل ، کروم و تنگستن تشکیل شده است. این ماده اغلب برای محیط های حاوی سولفیداسیون ، کربورزدایی و کلر استفاده می شود.

طول غوطه وری Insertion Length

فاصله از نقطه اتصال ترموول تا نوک ترموول ،طول غوطه وری است. این اندازه باید به میزان کافی طولانی باشد تا بتواند کل قسمت تجهیز اندازه گیری دما را در ماده اندازه گیری شده غوطه ور کند. برای مایعات ، یک اینچ اضافی باید وارد شود. برای مواد گازی ، سه اینچ اضافی توصیه می شود. قسمت سنجش دما معمولاً کوچک است ، بنابراین ترموول می تواند غوطه وری کوتاه تری داشته باشد. قسمت سنجش دما برای RTD ، دماسنج های شیشه ای و مواد دو فلزی (بیمتال) معمولاً بین یک تا دو اینچ است ، بنابراین این امر منجر به غوطه وری 2.5 اینچ در مایع می شود.

نتیجه گیری استفاده از ترموول در برنامه های فشار بالا

صرف نظر از سنسوری که استفاده می کنید ، به مرور زمان به دلیل قرار گرفتن در معرض فشار ، گرما و سرعت جریان سیال خراب می شود. در محیط های سخت صنعتی ، عملکرد و یکپارچگی ساختاری سنسور ها می تواند تحت تأثیر قرار گیرد. به عنوان مثال ، خوردگی می تواند در فلزات مشکل ساز شود. سیم های ترموکوپل قطر بسیار کمی دارند ، به این معنی که تغییر شکل فلز با قرار گرفتن طولانی مدت در معرض گرما می تواند مهم باشد.

برای جبران این مشکلات ، از ترموول ها برای محافظت از سنسور و جلوگیری از خطا در اندازه گیری یا از بین رفتن سنسور استفاده می شود. کالیبراسیون دوره ای می تواند صحت سنسور ها را تأیید کند. کالیبراتور های پراب بلوک خشک ، کالیبراسیون قابل ردیابی NIST را برای پراب ترمیستور ، ترموکوپل و RTD ارائه می دهند. برای کالیبراسیون این سیستم ها می توان از سنسور های غیر تماسی مانند دوربین های حرارتی ، دستگاه های IR و غیره استفاده کرد. دقت آنها بیشتر از 1٪ است ، اما روند کار بسیار تکرارپذیر است ، بنابراین برای کالیبراسیون مناسب است. یک استاندارد کالیبراسیون معتبر مانند AS17025 اطمینان حاصل می کند که روش های استفاده شده NIST قابل پیگیری و قابل اعتماد تر از کالیبراسیون های داخلی هستند.

حفاظت از سنسور دما با ترموول

یک ترموول لوله ای که اغلب از آن به عنوان لوله محافظ یاد می شود ، از لوله های فلزی ساخته می شود و با درپوش انتهایی جوش داده شده در نوک آن مهر و موم می شود. مهر و موم فرآیند یا با استفاده از فلنج یا اتصالات رشته ای ماشینکاری شده و جوش داده شده در امتداد لوله حاصل می شود. به طور معمول ، ترموول های لوله ای دارای مشخصات ساقه یکنواخت هستند ، با این حال برخی از صنایع دارای مشخصات خاص ساقه غیر یکنواخت هستند.

متناوباً ، ترموول ولت های بارستاک از یک قطعه جامد تو پر با استفاده از تراشکاری و ماشین کاری می شوند. در نوک ترموول هیچ جوشکاری وجود ندارد. ترموول های بارستاک می توانند در پروفیل های مختلف ساقه ساخته شوند تا کاربرد مشتری را برآورده کنند.

ترموول ولت های بارستاک به دلیل ساخت آنها می توانند فشارها و نیرو های بالاتر را تحمل کنند. موارد استفاده معمول برای ترموول های بارستاک شامل موارد زیر است:

• برنامه های حیاتی و ایمن
• جریان سیال با سرعت بالا
• دما و فشار شدید
• در مواردی که درون سیال گرداب و به تبع آن خوردگی اتفاق بیافتد

برنامه هایی که شرایط فرآیند آنچنان سخت نیستند ، ممکن است اجازه استفاده از ترموول لوله ای را بدهند. استاندارد DIN 43772 برخی از محدودیت های شرایط کلی فرآیند را برای ترموول های لوله ای فراهم می کند. مصارف رایج ترمول های لوله ای شامل موارد زیر است:

• مخازن
• ظروف ذخیره سازی
• جریان مایع با سرعت کم
• برنامه های فشار کم

جدول زیر مزایا و معایب استفاده از ترموول های لوله ای و بارستاک را نشان می دهد.

همانطور که در جدول بالا نشان داده شده است ، ترموول های لوله ای نیازهای خاصی را در اندازه گیری فرآیند برآورده می کنند. ساخت لوله ای به دلیل هزینه کمتری که دارد ، به ویژه برای ترموول های طولانی تر ، یک گزینه جذاب برای بارستاک است. همچنین ، NAMUR ، انجمنی از کاربران اتوماسیون فرآیند ، یک ترموول لوله ای پروفیل ساقه ای مخروطی توصیه شده برای نصب هایی که نیاز به پاسخ به زمان سریع تری دارند ، دارد.

تفاوت بین اندازه گیری دما با ترموول و بدون آن

اندازه گیری های زیر در مرکز تحقیقات شرکتی ABB آلمان در لادنبورگ انجام شده است. یک نصب صنعتی واقع بینانه برای تنظیم اندازه گیری تحریک شد. این شامل یک پمپ ، مخزن و لوله کشی با شیرهای قطع در ابتدا و انتها بود. محیط اندازه گیری مورد استفاده آب بود و در ابتدای اندازه گیری دمای نزدیک به دمای محیط داشت.

آب مخزن را با استفاده از شیر های بسته تا دمای از قبل تعیین شده گرم کرده و پمپ را روشن می کنند. در این مرحله ، هر دو دریچه باز شد تا سریعترین جهش دمایی ممکن در لوله کشی انجام شود ، که از فولاد ضد زنگ ساخته شده بود (ماده 1.4307) و قطر آن DN 80 بود.

در نتیجه ، آب گرم شده از طریق لوله کشی با دبی 4 لیتر در ثانیه جریان داشت.

سرعت متوسط ​​  75 سانتی متر بر ثانیه بود و جریان آشفته لوله و انتقال حرارت خوب محیط اندازه گیری به لوله کشی را تضمین می کرد. این سرعت کاملاً بالاتر از سرعت v> 10 cm / s است ، که در بالا تعیین شد تا سرعتی باشد که در آن یک اندازه گیری غیر تهاجمی برای اندازه گیری دقت خوب اندازه گیری می شود.

به منظور مقایسه اندازه گیری ، یک پاسخ سریع SensyTemp TSP321 با ترموول برای اندازه گیری درجه حرارت کلاسیک و همچنین TSP341-N نصب شده بر روی سطح لوله استفاده شد. یک سنسور سطح تونیز علاوه بر سنسور سطح ABB ساده تر و بدون الگوریتم های محاسبه استفاده شد.

سنسور TSP321 دارای این ویژگی های مهم است:

• سنسور Pt100 با پاسخ سریع به عنوان یک مقاومت نازک ، کلاس دقت AA مطابق با IEC 60751 ، مدار چهار سیم
• ترموول فولادی ضد زنگ جوش داده شده 1.4571 / 316Ti که در آن پیچ شده است ، با قطر 12 میلی متر ، نوک مخروطی 9 میلی متر

نتایج اندازه گیری

تفاوت بین اندازه گیری دما غیر تهاجمی با ترموول (TSP341-N) و کلاسیک (TSP321) قبل و بعد از جهش دما به قدری کم است که در اینجا به جزئیات بیشتری پرداخته نخواهد شد. فقط در مورد زمان پاسخگویی هر سنسور بحث خواهد شد.

اندازه گیری ها بدون عایق و با عایق حداکثر ارتفاع مجاز 100 میلی متر در نقطه اندازه گیری (روی لوله کششی TSP341) ثبت شده است.

عایق اثر مثبتی در اندازه گیری غیر تهاجمی با ترموول دارد ، اگرچه این مقدار بسیار ناچیز است زیرا الگوریتم های محاسبه سنسور دما غیر تهاجمی عایق موجود روی نقطه اندازه گیری را در نظر می گیرند.

نمودارهای زیر جهش های دمایی را از دمای محیط هنگام تنظیم اندازه گیری نشان می دهد.

جهش دما از 29 درجه سانتیگراد به 77 درجه سانتیگراد در شکل زیر نشان داده شده است. هیچ تفاوتی بین اندازه گیری دما غیر تهاجمی و کلاسیک در این ارائه با توجه به پاسخگویی و دقت قابل تشخیص نیست.

اندازه گیری مشابه در شکل زیر با یک پنجره زمانی قابل توجهی کاهش یافته است. این بدون شک مناسب بودن اندازه گیری درجه حرارت غیر تهاجمی با TSP341-N ، حتی با وضوح زمانی به شدت افزایش یافته را نشان می دهد.

زمان پاسخ T90 از TSP321 و TSP341-N به طور موثر یکسان هستند و زمان پاسخ اندازه گیری شده T90 0.5 دقیقه با زمان واکنش حسگر به جهش ناگهانی دما (واحد مرحله) مطابقت دارد.

TSP341-N در طی افزایش دما تا زمان T90 چند ثانیه جلوتر از TSP321 کار می کند.

با این حال ، این واقعیت را نمی توان توجیه کرد که TSP341-N در امتداد لوله کشی مقابل ترموول TSP321 سوار شده است و بنابراین می تواند زودتر به تغییر دما محیط اندازه گیری واکنش دهد. اختلاف زمان در اینجا کمتر از 0.5 ثانیه است.

اندازه گیری سطح روی لوله فلزی می تواند سریعتر نسبت به سنسور نصب شده در ترموول واکنش نشان دهد و این مزیت اصل اندازه گیری غیرتهاجمی با ترموول را برجسته می کند.

در آخر ، همچنین نشان داده شده است که تأثیر عایق در نقطه اندازه گیری بر روی اندازه گیری دما غیر تهاجمی با ترموول TSP341-N بسیار ناچیز است. به این دلیل که در نتیجه پارامتر سازی مناسب سنسور ، الگوریتم های محاسبه غیر تهاجمی با ترموول با وجود عایق را در نظر می گیرند.

برای اندازه گیری نشان داده شده در زیر ، لوله کشی کاملاً عایق حرارتی thick 40 میلی متر ضخامت داشت. TSP341-N سوار شده و ترموول TSP321 نیز با حداکثر ارتفاع مجاز 100 میلی متر ، با مواد عایق کاملاً بسته بندی شده بودند.

شکل زیر اندازه گیری با عایق را نشان می دهد و همان رفتار اندازه گیری زمانی را می توان مانند شکل بالا تشخیص داد که در آن هیچ عایقی استفاده نشده است. با شروع اندازه گیری ، TSP341-N کمی سریعتر از TSP321 واکنش نشان می دهد. زمان پاسخ T90 برای هر دو سنسور تقریباً یکسان است و در صورت عایق شدن ، کمی کوتاه تر است.

نتیجه گیری

اندازه گیری غیر تهاجمی با ترموول TSP341-N با الگوریتم های محاسبه سنجش غیرتهاجمی یکپارچه در سیستم عامل ترانسمیتر با عملکرد قابل توجهی برجسته است. این در حالی است که مستقیماً با سنسور دمای کلاسیک که در یک محیط اندازه گیری می شود مقایسه شود. هیچ اختلاف معنی داری در اندازه گیری دمای ثابت مشاهده نشد.

اندزه گیری دما با TSP341-N از نظر زمان واکنش با سنسور یک ترموول با سرعت پاسخگویی برابر است. همچنین می تواند حتی نسبت به سنسور تعبیه شده در ترموول دستگاه کلاسیک نسبت به آغاز تغییر سریع دما پاسخ دهد.

TSP341-N برای برنامه های با یا بدون عایق نقطه اندازه گیری به همان اندازه مناسب است. تنظیمات اندازه گیری مورد استفاده در این مثال تحریک واقع بینانه نصب داخلی است و اثر عایق مثبت اما جزئی بود.

به طور کلی ، سنسور دما غیر تهاجمی برای هر منطقه کاربردی که در آن سنسورهای دما با ترموول استفاده می شود ، مناسب است. این شامل تمام بخشهای صنعت و صنایع سنگین ، به عنوان مثال بخشهای نفت و گاز ، انرژی ، کاغذ و تفاله ، پتروشیمی یا بخشهای شیمیایی است. این سنسور به ویژه برای صنایع شیمیایی مناسب است زیرا توصیه های NAMUR را برای مثال NE107 ، NE89 و NE24 در نظر می گیرد. مصوبات جهانی برای محافظت در برابر انفجار همچنین اجازه استفاده در محیط هایی را می دهد که به طور بالقوه قابل انفجار هستند .

TSP341-N مخصوصاً برای همه کاربردهایی که در آنها مداخله در فرآیند یا ترموول در فرآیند یا محیط اندازه گیری بسیار مهم یا حتی نامطلوب است ، مناسب است. به عنوان مثال ، به دلیل خطر شکستن احتمالی ترموول یا اگر ترموول کارهای نظافت منظم را پیچیده می کند.

این سنسور به دلیل ادغام ساده در زیرساخت های موجود سیستم (فناوری دو سیم و پروتکل HART) برای پسوندهای بعدی و حتی موقت "در حین پرواز" کاملاً مناسب است. به این دلیل که سیستم برای مونتاژ نیازی به خاموش و باز شدن ندارد.

سطح بسیار بالایی از دقت با استفاده از ترموول TSP341-N با موارد زیر بدست می آید:

• فرآیندهای با جریان متلاطم (که اغلب با سرعت متوسط ​​بالا مطلوب هستند)
• فرایند هایی با سرعت متوسط ​​بالا
• محیط اندازه گیری با هدایت حرارتی بالا
• اندازه گیری محیط با ویسکوزیته کم

بست سرعت ترموول در استاندارد ASME PTC 19.3 TW-2010

استفاده از بست های سرعت (یا فرکانس) در ASME PTC 19.3 TW-2010 نیز عنوان شده است. استاندارد بیان می کند که بست ها به عنوان یک تکیه گاه سخت برای اهداف کوتاه کردن طول پشتیبانی نشده توصیه نمی شوند. این تنها با استفاده از تناسب تداخل حاصل می شود. دلیل این امر این است که جابجایی های نوک ترموول به طور کلی بسیار کم (کمتر از 0.5 میلی متر) است. و هرگونه فاصله بین بست و قطر داخلی لوله ایستاده ، بست سرعت را در کاهش طول بدون پشتیبانی موثر ، بی اثر می کند. همچنین ، مانند برخورد یک چکش به طور مکرر با یک سطح فلزی ، ترموول یا لوله همچنان تغییر شکل داده و شکاف بیشتر می شود تا جایی که هیچ تماسی حاصل شود. این می تواند باعث ایجاد تنش در ترموول به دلیل تورفتگی شود ، یا در نهایت می تواند جوش هایی را که ممکن است در نزدیکی بست قرار بگیرند بشکند. بست باید یک اثر تداخل باشد تا بتواند موثر باشد و از آنجا که Emerson نمی تواند از تناسب نهایی اطمینان حاصل کند ، توصیه می کنیم به جای استفاده از بست ، از تغییرات هندسه یا نصب برای مطابقت با شرایط فرآیند استفاده کنید.

سرعت متوسط ​​در مقابل مشخصات سرعت

می توان تصور کرد که بهترین روش برای محاسبه نیروها در یک ترموول استفاده از روش تجزیه و تحلیل عناصر محدود (FEA) برای بدست آوردن مقدار قابل توجهی از جزئیات و دقت است. مشکل در استفاده از روش FEA این است که پارامتر های ورودی به طور مداوم تغییر می کنند ، بنابراین دقت تولید شده از یک لحظه به لحظه دیگر بسیار مفیدتر است. هر دو استاندارد ASME PTC 19.3-1974 و ASME PTC 19.3 TW-2010 از یک سرعت متوسط ​​برای محاسبات خود استفاده می کنند. منطق این امر این است که طراح به طور کلی میزان جریان جرم را می داند و ممکن است اطلاعات کمی در مورد مشخصات جریان در سراسر لوله داشته باشد. طراح برای محاسبه سرعت متوسط ​​از سرعت جریان جرم ، چگالی سیال و سطح مقطع استفاده می کند. استفاده از سرعت متوسط ​​همچنین محاسبات را ساده تر می کند که باعث استقبال گسترده کاربران می شود.

الزامات ساخت ترموول

هنگام محاسبه فرکانس طبیعی درجا ، ASME PTC 19.3 TW-2010 فرض می کند که ترموول از باریک جامد ساخته شده است تا از مدل پرتو ساده استفاده شود. ساقه های ترموول می توانند مواد جعلی باشند یا به صورت رول تشکیل شده باشند ، اما نمی توانند از مواد لوله یا لوله ساخته شوند. این محدودیت به این معنی است که ترمولهای ساخته شده از نوع جوش داده شده 3 قطعه یا آنهایی که با سوراخ کردن نوک با درپوش جوشکاری شده تولید می شوند ، تحت پوشش ASME PTC 19.3 TW-2010 نیستند.

توصیه می شود برای دستیابی به بالاترین درجه استحکام خستگی از جوشهای نفوذی کامل برای ترمولهای فلنجی استفاده کنید (به محدودیتهای دامنه فشار تنش خستگی مجاز در ASME PTC 19.3 TW-2010 مراجعه کنید). ترمول های جعلی همان هدف را بدون جوشکاری انجام می دهند ، اما با هزینه بسیار بیشتر. ترمول های سبک Van Stone این کار را بدون هزینه انجام می دهند ، اما بسیاری از مشتریان از این سبک ترموول استفاده نمی کنند.

یکی دیگر از نگرانی های مربوط به ساخت و ساز ، تحمل ساخت ترموول است. تحمل بیش از حد شل باعث نادرست بودن معادلات پرتو می شود و می تواند تمام حاشیه ایمنی تعبیه شده در معادلات را به مصرف برساند. اما افزایش تحمل ها باعث می شود تا هزینه های تولید ترموول افزایش یابد. برای خوردن ابعاد نیز باید میزان خوردگی در نظر گرفته شود.

نحوه نصب ترموول

نحوه نصب ترموول در یک فرآیند می تواند تأثیر قابل توجهی در محاسبات تنش ترموول و ریز گرداب داشته باشد. تغییرات مورد بحث در اینجا فراتر از نصب های "استاندارد" مانند ترمولرهای فلنج دار ، رشته ای و جوش داده شده یا محافظ جزئی ترموول است.

نصب آرنج یا خمیده

ASME PTC 19.3 TW-2010 هیچ راهنمایی معنی داری در مورد نصب ترموول در زانوی لوله ارائه نمی دهد. مدل سازی جریان در زانویی به دلیل تلاطم و پیچیدگی بسیار دشوار است. ASME PTC 19.3 TW-2010 پیشنهاد می کند که برای محافظه کاری ، کل طول بدون پشتوانه و بدون محافظ را در معرض جریان قرار دهید و نیروهای عمود بر عمود (یعنی "عادی") به محور ترموول عمل کنند.

ASME PTC 19.3 TW-2010

از نظر بسیاری ، این پاسخ قابل قبولی نیست. برخی اظهارنظرها در ASME PTC 19.3 TW-2010 و بحث های کمیته جایگزینی برای این دیدگاه بیش از حد محافظه کارانه ارائه داد. اگر نوک آن به اندازه کافی در بالادست یا پایین دست از زانویی باشد به گونه ای که جریان مایع به موازات محور ترموول در نوک باشد ، در این صورت تعداد Strouhal بسیار کوچک است زیرا جریان در نوک بسیار ناچیز است. ASME PTC 19.3 TW-2010 بیان می کند که این فراتر از حد استاندارد است ، در حالی که دیگران در صنعت معتقدند که این نوع نصب می تواند یک راه حل ساده برای طراحی ترموول باشد که بیش از حد به فرکانس طبیعی است.

ASME PTC 19.3 TW-2010  پیشنهاد می کند که ترموول اشاره شده در جهت بالادست نصب بهتری است زیرا مقدار و محل جریان جریان شاخه ای و نیروی گشتاور کمتری به ترموول اعمال می کند و جریان از نوک آن آرام تر است. اگر نوک آن به پایین دست نشان داده شود ، چرخش مایع پس از عبور از اطراف ترموول می تواند برخی از اجزای متقابل آن را داشته باشد ، اما مدل سازی آن بسیار دشوار است. همانند نصب های زاویه دار در زیر ، محاسبه گشتاور شاخه ای پیچیده است ، بنابراین تغییرات نیرو ، گشتاور لحظه ای و تنش به راحتی پیش بینی نمی شود.

امرسون در حال بررسی تحقیق گسترده تری در مورد این روشهای نصب است تا بتواند توجیهی برای مزایای این راه حلها ارائه دهد.

نصب زاویه دار

مشتریان به منظور دستیابی به قرائت دقیق تر دما ، غالباً ترموول ها را در زاویه جریان برای نصب ، برای کاهش نیرو های وارد شده بر روی ترموول ، یا برای قرار گرفتن در معرض جریان در اندازه های خط کوچکتر نصب می کنند. تأثیر زاویه "yaw" بر روی سرعت نوک مربوط به مثلثات ساده نیست. همچنین پیش بینی تنش ها و نیرو هایی که بر روی ترموول قرار می گیرند را پیچیده می کند. با تغییر زاویه نصب، سرعت در نوک کاهش می یابد.

با نزدیک شدن زاویه به 0 درجه ، مولفه سرعت در نوک به وحدت یا 100٪ سرعت جریان نزدیک می شود. این می تواند در کاهش فرکانس Strouhal برای تاسیساتی که تنش عامل محدود کننده ای نیست مفید باشد.

تغییر زاویه

همین منطق در مورد نیرو هایی که بر روی ترموول عمل می کنند صدق نمی کند. با تغییر زاویه ، سطح افزایش می یابد ، طول ترموول افزایش می یابد و در نتیجه نیروهای اصطکاک افزایش می یابد. جریان مایع در اطراف ترموول به طور فزاینده ای برای مدل سازی پیچیده است و بنابراین ، تغییرات نیرو ، گشتاور شاخه ای و تنش به راحتی پیش بینی نمی شود. ASME PTC 19.3 TW-2010 بیان می کند که این فراتر از حد استاندارد است ، اما ، امرسون در حال بررسی تحقیق گسترده تری در مورد این روش نصب است تا برخی توجیهات را برای مزایای این راه حل ارائه دهد. برنامه های مشتری دشواری وجود دارد که ممکن است این تنها روش مناسب نصب باشد.

مجاری مربع در مقابل لوله های گرد

از آنجا که استاندارد جدید از سرعت متوسط ​​استفاده می کند ، نیازی به دانستن یا مدل سازی مشخصات جریان مجاری مربع و تفاوت آن با لوله های گرد نیست. برای محاسبه سرعت متوسط ​​، طراح به سادگی باید از سرعت جریان جرم ، چگالی و سطح مقطع بداند.

تعریف نسخه پشتیبانی نشده با انتشار ASME PTC 19.3 TW-2010 تغییر کرده است. مدل تئوری پرتو که در ASME PTC 19.3 TW-2010 استفاده می شود نسبت به تغییرات طول پشتیبانی نشده بسیار حساس است ، بنابراین لازم است تعریف آن را واضح و سازگار ارائه دهیم.

ترموول های فلنج دار

برای ترموول های فلنج دار (از جمله Lap Flange / Van Stone) ، طول غوطه وری همان طول پشتیبانی نشده است.

ترموول های رزوه دار

برای ترموول های رزوه دار ، طول غوطه وری همان طول بدون پشتیبانی است ، اما نتایج تجربی نشان داده است که طول بدون پشتیبانی از حدود 2 یا 3 رشته در بخش رزوه شروع می شود. این در ASME PTC 19.3 TW-2010 با استفاده از یک ضریب تصحیح برای ترموول های رزوه ای محاسبه می شود.

ترموول های جوش خورده

بزرگترین تغییر در ترموول های جوش خورده دیده می شود. استفاده از طول غوطه وری به طور نادرست طول پشتیبانی نشده را کاهش می دهد و فرکانس طبیعی ترموول را افزایش می دهد.

مکان صحیح محاسبه طول پشتیبانی نشده از نقطه جوش است ، اما از آنجا که نقطه جوش دقیقاً توسط امرسون Emerson شناخته نشده است ، باید نقطه جوش را برای محاسبه برآورد کرد یا باید از طول کلی ترموول استفاده کرد. این اطمینان می دهد که مهم نیست که چطور ترموول نصب شده باشد ، محاسبه ارائه شده از طرف محافظه کارانه ایمن است.

روش جایگزین

یک روش جایگزین نوشتن خطی بر روی ترموول است تا نشان دهد کجا باید جوش داده شود تا محاسبات دقیق یا محافظه کارانه باشد. این امر بیشتر درگیر می شود و نیاز به آگاهی از ابعاد سوکت دارد. یک مورد خاص که باید طول پشتیبانی نشده مشخص شود ، مربوط به ترموول های جوش خورده نصب شده بر اساس DIN 43772 است. اینها با یک سوراخ تحمل محکم که در یک لوله سوراخ شده است و یک ترموول میله ای بارتاک محکم طراحی شده اند. از آنجا که برای نصب تحمل وجود دارد ، اطمینان از تناسب تداخل که برای حرکت طول پشتیبانی نشده لازم است ، غیرممکن است.

لوله های ترموول و محافظ

ترموول و لوله های حفاظتی برای سنسورهای دما در کاربردهای صنعتی مختلف
ترموول قسمت خیس شده ترمومتر اندرس هاوزر است. در اصل، ترموول ها به لوله های محافظ ساخته شده از لوله های جوش داده شده و ترموول های ساخته شده از مواد زبر تقسیم می شوند.
در بسیاری از موارد ترمومترها را نمی توان مستقیماً در محیط قرار داد، اما نیاز به محافظت در برابر شرایط ناهموار دارند. علاوه بر این ترموول اطمینان می دهد که تعویض سنسور اندازه گیری بدون وقفه در فرآیند امکان پذیر است.

شرح نمونه کارها

• مجموعه عظیمی از لوله های حرارتی و محافظ (ترموول) شامل موارد زیر است:
• اتصالات رزوه ای، جوش داده شده، فشرده سازی و فلنجی برای بهداشت و سایر کاربردها
• ترموول های ساخته شده
• ترموول های Barstock

برای کسب اطلاعات بیشتر  و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

مقالات مرتبط