热电偶温度测量时，为了保护脆弱而昂贵的焊点，你常常需要套管插入被测介质中，探头再插入热电偶套管，但是这种方式可能会带来一些问题。因此在设置套管时，必须进行—系列的评估。

问题:

当流体流过套管时，在两侧会形成高低压涡流。这些涡流先从一边分离，然后从另一边分离，形成交替的模式。这种现象通常被称为漩涡脱落效应，这种效应可能会带来不确定的振动。

由交替涡旋引起的压差产生涡激振动(VIV)，产生应力，并引起横向和轴向变形，最终导致温度计套管的断裂。

工程师是否有可能在设计时避免与涡激振动相关的可能导致疲劳和失效的条件?

答案是可以，但只有借助正确的工具。

在某一给定的运行环境中，给定的热电偶的成功或失败与涡激振动频率和热电偶的自然共振频率的匹配程度有关。

当这两个值近似时，位移最大，最容易造成破坏。这两种频率都可以用ASME创建的公式来计算。

它的当前最新版本是ASME PTC 19.3 TW-2016，它可以用于评估组件的配置和操作参数组合，在下列四个方面:

频率极限

温度计套管的共振频率必须足够高，以避免在运行中达到，同时避免与涡激振动频率近似的可能性。

动态应力极限

动态应力不得超过疲劳应力极限。

静态应力极限

稳态应力不得超过应力极限。

静水压力限制

外部压力不能超过尖端、柄或法兰的额定值。

为了保证温控套管设计的安全性，必须满足上述四个限制。

设计计算

在ASTM公式中有近20个与工艺条件和尺寸相关的变量，手工计算是不太实际的。

工程师经常在电子表格中构建公式，以方便数据保存和数字处理。

步骤如下:

设计尺寸参数。

将其置于运行环境中(应包括一系列条件，如正常、启动、最大、坡度变化等)。

创建实现。

一个迭代一个迭代地测试它，逐步朝着能够通过所有四个评估点的解决方案尝试。

这种耗时、反复试验的努力往往会导致温度计套管的厚度和尺寸远远超过必要的范围，因为公式表明可行的结果实际上是过度的，也不能提供—个最佳的设计方案。

过大的温度计套管减缓了温度测量响应时间，需要更大的穿透和阻塞管道。

这个公式仅仅给出了的:它对一组给定的参数进行权衡，并给出一个及格或不及格的分数，但仅此而已。它并没有向用户指出更好的解决方案。

进入下一个功能级别需要更复杂的方法。在一个处理单元中可能有几十甚至上百个温度测量点，所有这些都需要评估。

热电偶套管设计软件

热电偶设计软件应该具有帮助工程师优化热电偶设计的功能。例如，考虑—组假设的标签“TE-101”的各个维度和运行参数。

除了简单的通过或失败之外，我们还想让温度计套管设计软件告诉我们关于标签TE-101的信息，无论是单独的还是在单位、过程、工厂或企业中涉及的所有其他温度。

以下是温度计套管设计软件可以提供的—些基本功能:

输入输出范围:

ASME公式包括任何温度计套管都必须满足的尺寸标准(壁厚和尖端厚度等)。

如果任何输入变量超出了可接受范围，就会对它们进行标记，并建议使用更合适的解决方案。

尺寸问题:

如果温度计套管不适用安装工况，例如，比管道直径长或太短而不能从安装孔伸出，这将被标记。

建模程序可以将尺寸数据转化为热电偶及其安装的比例尺图，以表明组件是如何装配在一起的，以及热电偶套管尖端与管道中心的距离有多近。

调用类似的安装数据:

如果标签要求在4英寸管道上安装法兰，则温度计设计软件应寻找类似的安装数据，包括确定的尺寸、运行参数或其他相关因素，并建议尽可能采用相同的设计，以降低库存的复杂性。

热电偶套管目录:

以前使用的热电偶应该将其所有尺寸存储在热电偶设计软件数据库中，这样就可以很容易地从列表中提取。

此查找功能可以扩展到工厂的特定零件编号，或已批准供应商的目录，以最小化潜在库存项目的数量。仅仅报告给定标记在一个或多个条件下未能通过测试是不够的。

温度计套管设计软件必须进入下一个步骤，并提供它失败的原因分析，然后更进一步，提出补救措施。在简单的情况下，这可能是一个简单的改变，例如在不牺牲所需测量位置的情况下缩短插入长度，或者可能增加—到两耄米的壁厚。

在更困难的情况下，它可能会建议一个完全不同的解决方案，如抗涡激振动的双绞线温度计套管剖面，或非接触式温度测量方案。

扭绞方形热电偶套管具有独特的外形设计，以避免正常的尾流脱落问题。

它的几何形状破坏了长漩涡的形成，让它们在两边形成，所以它们倾向于平衡和抵消彼此。其结果是大大减少振动，在某些情况下可减少90%。

以上是热电偶套管的一些问题和解决方法，希望能给你带来一些帮助，提供一些思路。

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