اندازه گیری دما به کمک ترموول

ترموول یک مخزن فشار محکم است که برای پذیرش یک عنصر حسگر دما و فراهم کردن وسیله ای برای قرار دادن آن عنصر در ظرف یا لوله طراحی شده است.

انجمن آمریکایی تست و مواد (ASTM) اصطلاح ترموول را به عنوان یک لوله باز ورود مجدد با انتهای بسته تعریف کرده است که برای وارد کردن یک عنصر حسگر دما طراحی شده است و با ابزاری برای اتصال محکم فشار به یک ظرف ارائه شده است.

 

اصول عملیات
یک ترموول به عنوان یک مانع بین یک محیط فرآیند و عنصر حسگر یک دستگاه اندازه گیری دما عمل می کند. در برابر محیط های فرآیند خورنده و همچنین محیط های تحت فشار یا جریان با سرعت بالا محافظت می کند. یک ترموول همچنین اجازه می دهد تا عنصر حسگر از برنامه حذف شود و در عین حال یک سیستم بسته حفظ شود.

 

چرا از ترموول استفاده کنیم؟
اگر اندازه‌گیری برای ایمنی کارخانه یا راندمان تولید حیاتی نباشد، و اگر سیال فرآیند به‌خصوص تهاجمی یا خطرناک نباشد، ممکن است بتوان یک دماسنج صنعتی فولادی ضدزنگ، روکش دار و روکش دار را وارد کارخانه کرد. خط لوله از طریق اتصالات فشرده سازی مناسب بدیهی است که دماسنج را نمی توان در حین کارکرد نیروگاه برداشت و در صورت بروز مشکل در اندازه گیری، تعمیر و نگهداری تا زمانی که فرآیند متوقف شود و خط تخلیه و ایمن شود به تعویق خواهد افتاد.

 

چه نوع ترموول هایی وجود دارد؟
ترموول ها برای استفاده با تمام محصولات ابزار دقیق و کنترل دما، از جمله دماسنج، ترموکوپل، RTD، ثبت کننده دما، و کنترل کننده دما در دسترس هستند.

اتصالات: ترموول ها در انواع سبک های اتصال فرآیندی موجود هستند. اتصالات رزوه ای در 1/2، 3/4 و 1 NPT به طور گسترده مشخص شده اند. سبک‌های اتصال جوش سوکت، جوش در، لبه‌دار با صورت برجسته نیز در دسترس هستند. ترموول های دو فلزی با یک اتصال ابزار NPSM 1/2 ارائه می شوند تا امکان کاهش فشار در داخل ترموول فراهم شود.

 

 U-length (طول درج) ترموول، عمق ورود آن را در یک ظرف فرآیند یا سیستم لوله کشی نشان می دهد و از نوک ترموول تا سطح زیرین رزوه ها اندازه گیری می شود. طول U باید برابر یا بیشتر از طول بخش حساس ساقه یا لامپ ابزار دما باشد.

ساقه.. ترموول ها در پیکربندی ساقه های پلکانی، مخروطی و مستقیم موجود هستند. ترموول های ساقه پله ای معمولاً در برنامه های کاربردی استاندارد استفاده می شوند. ترموول های ساقه مخروطی برای استفاده در کاربردهای سنگین طراحی شده اند. ترموول های ساقه مستقیم برای استفاده با ابزارهایی طراحی شده اند که قطر ساقه وسیع یا طول ساقه کوتاه دارند.

الحاقات تاخیری.. ترموول های الحاقی تاخیری در کاربردهایی که عایق مخزن یا سیستم لوله کشی را می پوشاند استفاده می شود. طول گسترش (T-length) اندازه گیری بین اتصال ابزار و اتصال فرآیند ترموول است.

 

از چه موادی می توان برای ساخت ترموول استفاده کرد..
ترموول از ابزار در برابر فشار، نیروهای ناشی از جریان و اثرات شیمیایی سیال فرآیند محافظت می کند. معمولاً یک ترموول از استوک میله فلزی ساخته می شود که حوصله آن برای پذیرش سنسور دما و با پیچ یا فلنج برای نصب است. انتهای داخلی ترموول ممکن است قطر کمتری داشته باشد تا سرعت پاسخ را بهبود بخشد. برای فشارها و دماهای پایین، تفلون ممکن است برای ساختن ترموول استفاده شود. ترموول در انواع مواد از جمله برنج، فولاد کربن، فولاد ضد زنگ، مونل، کارپنتر 20، هاستلوی، اینکونل، اینکولوی، نیکل و تیتانیوم.

در جاهایی که دما زیاد است و اختلاف فشار کم است، ممکن است از یک لوله محافظ با عنصر ترموکوپل لخت استفاده شود. اینها از آلومینا ساخته شده اند تا از حمله شیمیایی پلاتین یا سایر عناصر ترموکوپل جلوگیری کنند و در صورت نیاز به افزایش حفاظت ممکن است به نوبه خود در یک لوله محافظ بیرونی کاربید سیلیکون سنگین قرار داده شوند.

از آنجایی که جرم ترموول باید تا دمای فرآیند گرم شود و از آنجایی که دیواره های ترموول گرما را از فرآیند خارج می کنند، دقت و سرعت پاسخ سنسور تحت تأثیر قرار می گیرد.

 

ملاحظات اضافی برای طراحی Thermowell
ترموول ها معمولاً در سیستم های لوله کشی نصب می شوند و تحت تأثیر نیروهای هیدرواستاتیکی و آیرودینامیکی قرار می گیرند. ریختن گرداب نگرانی غالب برای ترموول ها در کاربردهای جریان متقاطع است و قادر است ترموول را به رزونانس با احتمال شکست نه تنها ترموول بلکه همچنین حسگر دما وادار کند. شرایط برای تشدید ناشی از جریان به طور کلی بر طراحی ترموول جدا از درجه فشار و مواد ساخت آن حاکم است.

 

حرکت ناشی از جریان ترموول هم در راستای جریان و هم به صورت عرضی با نیروهای سیال برای خم کردن ترموول رخ می دهد. در بیشتر کاربردها، مولفه عرضی نیروهای سیال ناشی از ریزش گردابی، بر شروع تشدید ناشی از جریان، با فرکانس اجباری برابر با نرخ ریزش گرداب، حاکم است. در مایعات و در سیالات تراکم پذیر با فشار بالا، یک جزء کوچکتر اما با این وجود قابل توجه حرکت در جهت جریان نیز وجود دارد و تقریباً دو برابر سرعت ریزش گردابی رخ می دهد.

 

ASME PTC 19.3 TW - 2010

این کد یک نسخه توسعه یافته از بخش ترموول موجود در PTC 19.3-1974 است و آخرین تئوری را در زمینه فرکانس طبیعی، فرکانس استروهال، تشدید درون خطی و ارزیابی تنش در خود جای داده است.

ASME به تقاضاهای در حال تغییر صنعت برای مجموعه ای جامع تر از ارزیابی های ترموول پاسخ داد. پیشرفت های کلیدی نسبت به نسخه 1974 عبارتند از:

پوشش گسترده برای هندسه ترموول
عوامل تصحیح فرکانس طبیعی برای انطباق نصب، جرم سیال اضافه شده و جرم حسگر
در نظر گرفتن محافظ جزئی در برابر جریان
میرایی درونی ترموول
ارزیابی استرس پویا و حالت پایدار
بهبود تعریف حد خستگی مجاز

 

PTC 19.3 استاندارد مورد استفاده طراحان لوله کشی از زمان انتشار بوده است و در صنعت بسیار موفق بوده است. نسخه جدید و توسعه‌یافته PTC 19.3 TW که توسط کاربران نهایی و تولیدکنندگان توسعه یافته است، بر اساس دهه‌ها داده‌های صنعتی و تحقیقاتی ساخته شده است تا آن را به مرجع جدید جهانی برای ایمنی طراحی ترموول تبدیل کند.

برای طراحان لوله‌کشی، مهندسان ابزار، طراحان ابزار و مهندسین/طراحان I/C کارخانه، مهندسین کارخانه، مهندسین ایمنی کارخانه، مهندسین فرآیند، سازندگان ترموول، سازندگان ابزار، هر کسی که پیشنهادات یا مشخصات طراحی ترموول را مونتاژ می‌کند و آژانس‌های نظارتی در نظر گرفته شده است.

 

نویسنده: محسن لطفی صومعه / منبع: instrumentationandcontrol