上海自動化儀表三廠熱電偶套管普遍用于電力，化學，碳氫化合物和其他工業。2018年，評估熱套管設計強度的唯一標準在35年來首次發生了顯著變化。

    熱套管基礎

    什么比熱套管更簡單？熱電偶套管是由實心棒料機加工和槍鉆的金屬產品，用于包住溫度傳感器，例如熱電偶或熱電阻。它們通常通過法蘭或螺紋連接焊接到位或附接到過程。有三種主要的熱電偶套管柄樣式。方便的是，每個都很簡單地標題為：直的，錐形的和階梯狀的。熱電偶套管的核心功能是能夠在不打開過程的情況下拆卸和更換溫度傳感器。

    設計熱套管似乎很簡單。熱電偶套管只需突出到過程流體流中足夠遠，以允許溫度傳感器在合理的時間內達到過程的溫度。為什么不簡單地設計井到達管道的中間三分之一并稱之為一天？

    在許多情況下，管道的中間三分之一可能是完全正確的經驗法則。然而，取決于工藝條件，存在許多其他因素，這些因素可導致熱套管在插入長度小于管道的三分之一時遭受機械故障。這些包括流動引起的振動（尾流頻率故障），動態（振蕩）和穩態應力，壓力，腐蝕，材料選擇和不正確的安裝技術。在為給定安裝正確設計熱電偶套管時，必須考慮所有這些因素。

    那么誰負責判決呢？19.3TW標準清楚地表明，熱電偶套管的最終設計責任在于工程師設計安裝井的系統。

    熱套管的規格，包括其預期安裝的細節和所有預期的操作條件，是包含熱電偶套管的系統的設計者的責任。該系統的設計者還負責確保熱電偶套管與過程流體兼容，并確保系統中的熱電偶套管安裝設計。

    這主要是因為只有系統設計人員具有有關熱套管設計所需的工藝條件和安裝布置的所有知識和細節。熱套管供應商只知道系統設計師告訴他的內容。

    什么比熱套管更簡單？正如他們所說，魔鬼在細節中。

    什么是上海自動化儀表三廠19.3TW標準的熱電偶套管？

    在深入了解熱套管設計的細節之前，掌握基本面非常重要。這是一個簡單的問題：什么是熱套管？

    還記得那句老話：如果看起來像鴨子，像鴨子一樣走路，像鴨子一樣嘎嘎叫，它是一只鴨子？熱電偶套管不是鴨子。在許多情況下，某些東西可能看起來像一個熱套管，而不符合19.3TW 熱套管標準的設計標準。

圖：典型的法蘭式熱電偶套管。

    例如，保護管和熱電偶套管之間的相對細微的區別是重要的。除了將法蘭連接到熱電偶套管柄所需的焊接外，熱電偶套管中沒有焊縫。相比之下，保護管通常由金屬管制成，其末端焊接在端部上。保護管還常用于電力，化學，碳氫化合物和其他工業溫度測量應用，通常用于低速氣體應用。有時保護管甚至被稱為“井”，但它們的設計完全不屬于19.3TW標準范圍內的類型。它們是焊接的，熱電偶套管中沒有焊接。

    采用現代孔徑和柄部結構，19.3TW標準現代化熱套管評估顯著。然而，有許多常見的熱套管設計超出了標準的范圍。例如，示波器外的熱電偶套管包括噴丸，涂層，套管或火焰噴涂的熱電偶套管。除法蘭附件以外的任何點都帶有速度環，外部支撐或焊接的熱電偶套管也被排除在外。最后，如果不符合特定尺寸標準，即使是普通的實心棒材熱電偶套管也可能超出標準范圍。這并不意味著任何這些安排都必然是壞的。它只是意味著他們的設計超出了標準的范圍。因此，19.3TW的任何計算結果可能無效。

    那么我們最初是如何最終得到熱套管標準的呢？

    此前文殊故障，舊標準的批評人士指出， PTC 19.3：

    無法解決在線振動問題；

    無法評估與穩態彎曲應力無關的振蕩應力；

    對于熱套管根部的疲勞，沒有振蕩應力或應力增強因子的疲勞因子；

    以粗略的方式執行安裝的固有頻率計算，不包括基礎剛度，流體或傳感器質量的任何影響。

    經過大約五年的工作，2018年7月，上海自動化儀表三廠PTC 19.3TW（2018）標準發布并獲得ANSI批準。

    執行根本原因分析并且執行基于原始19.3要求的尾流頻率計算，提供基于泵跳動從最大流動狀況計算的速度值。熱電偶套管在計算時通過。由于調查工程師在19.3TW委員會，因此當時未公布的19.3TW計算適用于該事件。該井也通過19.3TW以下的集合。檢查熱套管設計本身，發現制造商提供了“現成的”熱電偶套管而不是指定的設計。為替換井發出訂單。確認正確的制造并重新安裝井。幾周后，運營商回電話。井再次失??！

圖：典型的熱電偶套管安裝在循環水管線的外彎頭上。

    這次詢問速度值并執行計算流體動力學（CFD）模型。該模型顯示井位的實際速度大約是基于泵耗盡的兩倍。

    CFD模型展示了流體流動如何沿著肘部背面顯著分層，導致速度遠高于平均值。然后使用新的預測速度并根據舊的19.3方法再次執行喚醒頻率計算。令人驚訝的是，井設計通過了19.3，但19.3TW準確地預測了失敗。

    新井的設計和制造符合19.3TW?；旧?，井縮短了4英寸，并且根部直徑增加了四分之一英寸的質量。在第三次安裝之后，該井已經存在多年而沒有事故報告。

    CFD打印輸出顯示管道的平面圖。流體速度以彩色顯示，最高流體速度為深紅色。

    CFD打印輸出顯示管道橫截面。深紅色表示最高速度的區域。

    未來的挑戰

    尋求最佳熱套管設計的工程師面臨著重大挑戰。溫度測量考慮因素表明，熱電偶套管越長越精細，安裝的溫度傳感器就越準確和響應。相反，促進機械強度的考慮因素決定了盡可能短而堅固的設計。35年多來，全世界的工程師都依賴ASME 19.3標準?，F在，新的19.3TW標準將有助于更好地解決這些相反的設計考慮因素。

    參與熱套管設計，規格和采購的上海自動化儀表三廠工程師應熟悉并更新其工程標準，以符合19.3TW標準。在這樣做的過程中，與知識淵博的供應商或經驗豐富的工程顧問的聯盟可以成為避免因熱電偶故障導致的事故的關鍵，從輕微的故障到災難性的。

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