Дизайнът на термовтулката поддържа температурен датчик в контакт с технологичната среда без да нарушава границата на налягането и без да позволи вибрации, предизвикани от потока, да откъснат втулката вътре в работеща тръба. Термовтулката е тръба с затворен край и херметично изпълнение, вмъкната през дюза в тръба или съд.
RTD или термодвойката са разположени в отвърстие вътре във втулката, без пряк контакт с процеса, така че могат да бъдат заменяни по време на експлоатация, докато процесът остава запечатан. Това удобство носи два разхода: увеличено топлинно забавяне и риск от умора, предизвикана от динамиката на флуида, а не от налягане или корозия.
Без термовтулка подмяната на повреден датчик означава спиране и нарушаване на запечатването. Термовтулката превръща това в кратка операция: отвийте капачката, изтеглете елемента, монтирайте нов. Тя също така защитава датчика от процесно налягане, корозивни среди и повреди от суспендирани твърди частици или висока скорост на потока.
Компромисът е време на отговор: свързан/чрез стената на втулката и въздушна междина, RTD, монтиран във втулка, реагира по-бавно от открит датчик, забавяне, което бързите регулаторни контури трябва да вземат под внимание.
Дизайнът на термовтулката е изчисление, а не просто справка в каталог, поради вибрациите, индуцирани от потока. Когато флуидът минава покрай цилиндрична втулка, от нея се отделят вихри последователно от всяка страна, управлявани от зависимостта на Струхал.
При определена скорост честотата на отделяне съвпада със собствената механична честота на втулката и тя започва да колебае в резонанс. Термовтулките са стройни консултови конструкции с голяма маса в експонирания на потока връх, затова резонансът предизвиква умора при голям брой цикли в основата, където втулката се навива или заварява към процесната връзка.
Повредата е внезапна: втулката се откъсва и се отнася надолу по течението, а връзката остава отворена, призната причина за непланирана загуба на херметичност на налягането при обслужване с високи скорости.
ASME PTC 19.3 TW формализира механичния дизайн на термовтулките срещу резонанс, индуциран от потока, като заменя по-стария информационен приложение в ASME PTC 19.3 с задължително изчисление, основано на напрежения.
Стандартът сравнява честотата на вихровото отделяне при максималната процесна скорост със собствената честота и изисква марж: честотата на отделяне трябва да остане под приблизително 0,8 пъти собствената честота, за да се избегне резонанс дори при максимално правдоподобната скорост.
Той също така проверява напрежението в основата спрямо границите на умора и отделно проверява режим на резонанс, предизвикан от влачене в линията, близо до половината от тази скорост.
Входните данни включват свойства на флуида, максимална скорост, данни за материала, геометрия на вала (шанк) и дължина на вмъкване; изходът е оценка за отговаря/не отговаря, плюс максимално допустимата скорост.
Профилът на дръжката е основният лост за изпълнение на критерия за честота, тъй като собствената честота зависи от начина, по който се разпределя якостта по дължината.
| Тип дръжка | Профил | Собствена честота | Типично приложение |
|---|---|---|---|
| Прав | Постоянен диаметър от основата до върха | Най-ниска за даден диаметър на основата | Ниски скорости, ниско налягане; най-лесен за обработка |
| Конусен | Диаметърът намалява плавно към върха | Най-висока, най-добро съотношение якост/маса | Високи скорости или високо налягане; най-често при взискателни услуги |
| Стъпаловиден | Едно или две дискретни намаления на диаметъра | Промеждутъчен; концентрация на напрежение в стъпката | Компромис, продиктуван от разходите; по-малко предпочитан където запасът е нисък |
Конусните втулки дават най-голямо възможно поле за удовлетворяване на PTC 19.3 TW при високи скорости: премахването на маса към върха повишава собствената честота, докато запазва висока якост в основата. Стъпаловидните конструкции струват по-малко, но промяната на диаметъра представлява концентратор на напрежение, който стандартът изрично проверява.
Дължината на вмъкване, неподдържаната дължина във потока, е другият важен лост: по-дългото вмъкване подобрява отговора, като измества върха извън граничния слой, но рязко понижава собствената честота. Подоценяването на скоростта е честа причина за повреди на полето.
Термовтулката изпълнява само механичната задача; RTD или термодвойката вътре измерват температурата. Пасването в отвора влияе на времето на отговор: хлабаво пасване с въздушна междина реагира бавно и дрейфира, докато пружинно закрепен, плътно прилепнал датчик реагира няколко пъти по-бързо.
Датчиците и втулките обикновено се поръчват отделно, но трябва да се специфицират заедно, така че диаметърът на обвивката да съвпада с отвора. Записването на стойностите за честотата на вихровата следа и спецификациите на датчика в система за поддръжка като Fabrico осигурява наличието на правилната подмяна при инструменталния етикет по време на спиране.
Материалът на термовтулката следва същата логика за корозия и температура като тръбопровода, който прониква, най-често 316/316L неръждаема стомана, с алуминии като Hastelloy или Inconel за корозивни или високотемпературни услуги. Модулът на еластичност и плътността влизат директно в изчислението на честотата, така че смяната на материала изисква повторно изчисление.
Термовтулките са части, задържащи налягане, класирани за същия клас като свързващия фланец, по аналогия с това как шибърният клапан трябва да бъде сертифициран за пълното работно налягане на системата.
Правилната инсталация означава ориентиране на стъпаловидните и конусните втулки съгласно чертежа, затягане на връзките до зададения въртящ момент и потвърждаване на скоростта в тръбопровода спрямо проектната база преди пускане в експлоатация, тъй като препрокарване на тръбопровода или увеличение на дебита може години по-късно да увеличи скоростта над изчисления лимит.
Периодичната инспекция за образуване на ямки (питинг), ерозия и луфт при връзката открива маргинален дизайн преди повреда. Близка станция за измерване на дебит с отворна плоча може да служи като референт за потвърждаване, че скоростта съвпада с проектираната.
Резонанс, индуциран от потока при честотата на вихровото отделяне, предизвиква умора при голям брой цикли в основата и води до внезапна повреда. Върхът се изгубва надолу по течението, а връзката остава отворена, което може да причини неконтролирано изпускане или повреди на оборудването.
Той се прилага навсякъде, където има съществена скорост на потока, практически при всички течни линии и при повечето газови линии. Извършвайте изчислението винаги, когато условията са несигурни или са се променили.
По-късото вмъкване повишава собствената честота и маржа за умора, но също така доближава сензорния връх към стената на тръбата, увеличавайки грешката от проводимост и забавяйки отговора. Дължината на вмъкване е баланс между точност и механичен марж.
Понякога, чрез повторно изчисление с новата скорост. Ако запасът не е достатъчен, решението обикновено е по-кратко вмъкване, конусовиден шанк, по-стегнат материал или по-голям диаметър в основата.
Вход
Блог
