انواع ترموول

ترموول چیست؟

ترموول ها اتصالات استوانه ای استوانه ای هستند که برای محافظت از سنسورهای دما مانند ترموکوپل ها، ترمیستورها و دماسنج های دو فلزی استفاده می شوند که در یک لوله یا مخزن در کاربردهای صنعتی قرار می گیرند. ترموول اساساً لوله ای است که در یک انتها بسته شده و در جریان فرآیند نصب می شود. ترموول به عنوان یک مانع بین عنصر حسگر و محیط فرآیند عمل می کند. این عنصر حسگر را در برابر محیط های فرآیند خورنده و فشار و سرعت سیال محافظت می کند.

• فهرست مطالب• ترموول چیست؟
  • اهمیت ترموول ها
  • انواع ترموول
  • مواد Thermowells
  • نصب ترموول
  • طراحی ترموول
  • الزامات نصب ترموول
  • انتخاب یک ترموول
  • کد طراحی ترموول
  • اصل کار ترموول
  • ارتعاشات ترموول
  • اطلاعات مورد نیاز برای خرید ترموول
  • معایب ترموول
  • تفاوت بین ترموول و ترموکوپل: ترموول در مقابل ترموکوپل
  • کاوشگر ترموول
  • سنسور دمای ترموول

ترموول ها همچنین طول عمر سنسور را افزایش می دهند، امکان تعویض سنسور بدون تخلیه سیستم را فراهم می کنند و احتمال آلودگی را از بین می برند. ترموول ها برای کاربردهای فشار بالا و کم فشار طراحی شده اند.
ترموول ها کاربردهای گسترده ای در بسیاری از بخش های صنعتی از جمله پالایش، آرایشی و بهداشتی، پتروشیمی، فرآوری مواد غذایی، مواد شیمیایی، نیرو، داروسازی و سایر صنایع فرآیندی پیدا می کنند.

اهمیت ترموول ها

ترموول ها نقش مهمی در اندازه گیری موفقیت آمیز دما در فرآیندهای صنعتی دارند.
آنها از سنسور محافظت می کنند.
ترموول ها اطمینان حاصل می کنند که دمای فرآیند به سنسور منتقل می شود (انتقال حرارت مناسب).
انتقال حرارت بهبود یافته، منجر به دقت بهتر می شود.
با حفظ یک سیستم بسته، امکان حذف عنصر حسگر را فراهم کنید.

انواع ترموول

ترموول ها در صنعت لوله کشی را می توان بر اساس پارامترهای مختلف به شرح زیر طبقه بندی کرد:
بسته به شکل طراحی ساقه، چهار نوع ترموول موجود است:

• ترموول مستقیم
• ترموول پلکانی
• ترموول مخروطی و
• ترموول های ساخته شده

ترموول مستقیم

ترموول مستقیم قطر یکسانی برای کل طول درج دارد. ساخت آنها ساده است و استحکام خوبی دارند و در برابر خوردگی و فرسایش محافظت می کنند.

ترموول پلکانی

ترموول پلکانی دارای قطر پلکانی است. به طور معمول در نوک، قطر کوچکتر (معمولاً 2/1 اینچ) در حالی که قطر بزرگتر (معمولاً 4/3 اینچ) در بالا هستند. به دلیل کاهش اینرسی حرارتی در انتهای فرآیند، این ترموول‌ها سرعت کمتری را می‌دهند و نسبت به همتایان مستقیم خود سریع‌تر به تغییرات دما پاسخ می‌دهند.

ترموول مخروطی

ترموول مخروطی دارای قطرهای متفاوتی است (مخروطی پیوسته صاف) در طول کامل درج آن. ترموول مخروطی برای کاربردهای سنگین با سرعت بالا مناسب است و زمان پاسخگویی سریعی دارد.

ترموول های ساخته شده برای طول های درج فرآیند بسیار طولانی مناسب هستند. آنها در تمام انواع بالا موجود هستند، اما یک طول لوله بین نوک و اتصال فرآیند جوش داده می شود تا طول درج طولانی را ایجاد کند.

• (Bore in mm (d
• (Cold End Diameter in mm (D2
• (Hot End Diameter in mm (D1
• (Insertion Length in mm (U
• (Tip Thickness in mm (t
• (Extension Length in mm (T
• (Dia of Barstock in mm (D

بسته به نوع مواد، دو نوع Thermowells را می توان یافت:

• لوله ساخته شده
• ترموول های استوک بار.

بسته به اتصالات انتهایی ترموول، پنج نوع ترموول موجود است. آن ها هستند

• ترموول های رزوه ای
• جوشکاری حرارتی
• ترموول های جوش سوکت
• ترموول های فلنج دار Van Stone یا Lap Joint
• ترموول های فلنج دار
• ترموول نخ دار

ترموول از نوع رزوه ای عموماً کم هزینه ترین و پرکاربردترین است. ترموول های رزوه ای معمولاً برای کاربردهای غیر خورنده استفاده می شوند. آنها به لوله پیچ می شوند. مواد آنها به گونه ای است که می توان آن را جوش یا لحیم کاری کرد تا استحکام بیشتری ایجاد کند.

جوش در ترموول

اتصالات ترموول جوشکاری برای صنایع غذایی و دارویی که باید از آلاینده های رزوه ها اجتناب شود ترجیح داده می شود.

سوکت ولد ترموول

Socket Weld Thermowells به طور مستقیم به لوله جوش داده می شود. اتصال قوی آن به این ترموول ها کمک می کند تا به عنوان یک اتصال دائمی استفاده کنند. کاربردهایی که شامل دما و فشار بسیار بالا هستند از اتصالات ترموول جوش داده شده با سوکت استفاده می کنند.

ون استون ترموول

برای کاربردهای فشار بالا، ترموول ون استون ایده آل است. آنها معمولاً از یک میله جامد ماشینکاری می شوند و در یک موقعیت ساندویچی بین نازل و فلنج پوششی قرار می گیرند. سطح فلنج Vanstone با دندانه مارپیچ فونوگرافیک است.

ترموول فلنج دار

یک ترموول فلنج دار با فلنج در انتهای بالایی طراحی شده است. این نوع ترموول با استفاده از مهره و پیچ و مهره به لوله متصل می شود. اتصالات ترموول فلنج دار بیشتر در کاربردهایی با دمای بالا که نیاز به تعویض مکرر دارند استفاده می شود.

ترموول های فلنج دار در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی که اندازه گیری دما حیاتی است استفاده می شود. طراحی فلنج امکان نصب و حذف آسان ترموول را بدون وقفه در فرآیند یا نیاز به ابزار خاصی فراهم می کند.

برخی از کاربردهای رایج ترموول های فلنجی عبارتند از:

• پردازش شیمیایی: ترموول های فلنج دار برای اندازه گیری دمای مواد شیمیایی مختلف در راکتورها، کشتی ها و خطوط لوله استفاده می شوند.
• نفت و گاز: از ترموول های فلنج دار در پالایشگاه های نفت، خطوط لوله و کارخانه های فرآوری گاز برای اندازه گیری دمای نفت خام، گاز طبیعی و سایر هیدروکربن ها استفاده می شود.
• مواد غذایی و آشامیدنی: ترموول های فلنج دار در کارخانه های فرآوری مواد غذایی و نوشیدنی برای اندازه گیری دمای مایعات مانند شیر، آبجو و آبمیوه استفاده می شوند.
• HVAC: ترموول های فلنج دار در سیستم های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) برای اندازه گیری دمای هوا و آب استفاده می شود.
• تولید برق: از ترموول های فلنج دار در نیروگاه ها برای اندازه گیری دمای بخار و سایر سیالات مورد استفاده در تولید برق استفاده می شود.
• داروسازی: از ترموول های فلنج دار در فرآیندهای تولید دارو برای اندازه گیری دمای مواد شیمیایی، داروها و محصولات بیولوژیکی مختلف استفاده می شود.

به طور کلی، ترموول های فلنج دار در هر فرآیندی که اندازه گیری دما حیاتی است و حفاظت از سنسور دما در برابر شرایط سخت فرآیند مورد نیاز است، استفاده می شود.

دو نوع دیگر از اتصالات ترموول وجود دارد. ترموول اسکروتون و ترموول بهداشتی.

اسکروتون ترموول

برای جلوگیری از آسیب های ناشی از بار مکانیکی و شرایط بحرانی فرآیند، ترموول اسکروتون طراحی شده است. آنها در زمان و هزینه کار مجدد در سایت صرفه جویی می کنند.

ترموول بهداشتی

یک ترموول بهداشتی برای جداسازی و محافظت از عنصر حسگر هر ابزار درجه حرارت استفاده می شود. برای جلوگیری از تجمع باکتری، ترموول های بهداشتی با اتصال بهداشتی ساخته می شوند.

متریال ترموول

مواد مناسب باعث افزایش طول عمر ترموول می شود. انتخاب ماده ترموول به مواد شیمیایی، دما و سرعت جریان سیال فرآیند بستگی دارد. با افزایش دما و غلظت سیال، معمولاً اثرات خورنده مواد شیمیایی افزایش می یابد. در عین حال، ذرات معلق سیال باعث فرسایش می شود. بنابراین هنگام انتخاب مواد ترموول باید به تمام این پارامترها توجه شود. برخی از پرکاربردترین مواد ترموول در زیر ذکر شده است:

• فولاد کربن
• برنج
• SS 316 / SS 304
• SS316 با پوشش تفلون / زیرکونیوم یا تانتالیوم / تیتانیوم.
• گرافیت
• فولادهای کروم/مولیبدن
• اینکلوی
• اینکونل
• مونل
• هاستلوی
• آلیاژ هاینز
• تیتانیوم
• آلومینیوم

با این حال، پرکاربردترین ماده ترموول فولاد ضد زنگ است زیرا مقرون به صرفه است و در برابر حرارت و خوردگی بسیار مقاوم است. برای مخازن تحت فشار از فولاد کروم/مولیبدن استفاده می شود. کبالت، نیکل، کروم، و تنگستن آلیاژ هاینز را تشکیل می دهند که به طور گسترده برای سولفید کردن، کربورسازی و محیط های حاوی کلر استفاده می شود. استفاده از ترموول فولاد کربنی به دلیل مقاومت بسیار کم در برابر خوردگی فقط به کاربردهای فشار در دمای پایین محدود می شود.

طول درج ترموول

طول از نقطه اتصال تا نوک ترموول به عنوان طول درج ترموول شناخته می شود (بعد U در شکل 4). برای دقت بهتر، طول درج ترموول باید به اندازه کافی بلند باشد. این به کل بخش حساس به دما دستگاه اندازه گیری اجازه می دهد تا به محیط اندازه گیری گسترش یابد.

برای اندازه گیری دمای مایع با استفاده از سنسور دما، دستگاه باید به طول بخش حساس به دما به اضافه حداقل یک اینچ (25 میلی متر) به داخل محلول کشیده شود. برای سرویس گازی یا هوایی، باید برای طول بخش حساس به دما به اضافه سه اینچ اضافی غوطه ور شود. بخش حساس به دما یک ترموکوپل یا ترمیستور کوتاه است. بنابراین، طول درج ترموول می تواند برای این دستگاه ها کوتاه تر باشد. در حالی که بخش حساس به دما دماسنج‌های دو فلزی، RTD و مایع در دماسنج‌های شیشه‌ای بین 1 تا 2 اینچ است، بنابراین، ترموول‌ها باید حداقل 2½ اینچ در مایع غوطه‌ور شوند تا اندازه‌گیری‌های دقیق انجام شود.

نصب ترموول

زمانی که ترموول از طریق یک رسانه عایق بر روی خط لوله یا تجهیزات نصب می شود از تاخیر استفاده می شود.

شکل 3: نمونه هایی از ترموول

یک ترموول که به درستی مشخص نشده باشد، منجر به موارد زیر می شود:

• خرابی به دلیل عملکرد ضعیف جوشکاری.
• سازگاری ضعیف با دما و رسانه
• انتقال دما ناکافی
• ناسازگاری با سرعت فرآیند منجر به شکست ناشی از ارتعاش می شود.
• فاصله بین OD غلاف ترموکوپل و شناسه ترموول باید بسیار نزدیک باشد.
• سوراخ ترموول باید یکنواخت و خطی باشد.

طراحی ترموول

• طراحی ترموول باید محیط پردازش، فشار، دما، سرعت، وزن مخصوص و غیره را برآورده کند.
• MOC مناسب (مواد ساخت).
• ضخامت دیوار در مقابل زمان پاسخگویی
• قطر سوراخ، طول درج، نیازهای مخروطی، طول کلی و غیره.
• ریزش گرداب
• ارتعاش را با استفاده از روش های فرکانس بیداری محاسبه کنید.

شکل 4: جزئیات ترموول

شکل 5: ابعاد مختلف ترموول

الزامات نصب ترموول

به شکل 6 و شکل 7 مراجعه کنید

                                                                                                                                             شکل 6: الزامات در حین نصب

انتخاب یک ترموول

پارامترهای کلیدی که هنگام انتخاب ترموول باید در نظر گرفته شوند عبارتند از:

• اندازه و نوع اتصال فرآیند.
• طول درج فرآیند
• طول عقب افتاده
• طول پسوند
• طول سنسور
• قطر داخلی (مخلخل) برای سنسور یا دماسنج
• رزوه های داخلی برای سنسور یا دماسنج
• شکل ترموول (مستقیم، پلکانی، مخروطی، ساخته شده)
• متریال ساخت

کد طراحی ترموول

طراحان لوله کشی از ASME PTC 19.3 برای دستورالعمل های مربوط به ترموول ها پیروی می کنند.

اصل کار ترموول

اصل کار ترموول بر مفهوم رسانایی حرارتی است که در آن گرما از ناحیه ای با دمای بالا به منطقه ای با دمای پایین جریان می یابد. ترموول یک پوشش محافظ است که برای قرار دادن سنسور دما، مانند ترموکوپل یا آشکارساز دمای مقاومتی (RTD) استفاده می شود. ترموول در فرآیند اندازه گیری قرار می گیرد و سنسور دما دمای سیال فرآیند یا محیط را اندازه گیری می کند.

ترموول برای محافظت از سنسور دما در برابر شرایط سخت فرآیند مانند فشار بالا، دمای بالا و سیالات خورنده طراحی شده است. ترموول معمولاً از مواد بادوام مانند فولاد ضد زنگ یا سرامیک ساخته شده است و دارای انتهای بسته ای است که از سنسور دما در برابر تماس مستقیم با سیال فرآیند محافظت می کند. ترموول همچنین دارای دهانه ای است که به سنسور دما اجازه می دهد با سیال فرآیند تماس پیدا کند و دما را اندازه گیری کند.

ترموول به گونه ای کار می کند که به گرمای سیال فرآیند اجازه می دهد تا از دیواره ترموول عبور کند و با سنسور دما تماس پیدا کند. رسانایی حرارتی ماده ترموول به گونه ای انتخاب می شود که امکان انتقال حرارت کارآمد را فراهم می کند و در عین حال محافظت کافی برای سنسور دما را نیز فراهم می کند. ترموول همچنین برای جداسازی سنسور دما از سیال فرآیند عمل می کند و امکان اندازه گیری دقیق دما را حتی در شرایط سخت فرآیند فراهم می کند.

به طور کلی، اصل کار ترموول مبتنی بر مفهوم رسانایی حرارتی است، جایی که مواد ترموول امکان انتقال گرما کارآمد را فراهم می کند و در عین حال از سنسور دما در برابر شرایط سخت فرآیند محافظت می کند.

ارتعاشات ترموول

همانطور که ترموول ها در جریان فرآیند غوطه ور می شوند، نیروی خمشی توسط آنها تجربه می شود. علاوه بر این، بسته به سرعت سیال و قطر ترموول، فرکانس ارتعاشی خاصی ایجاد می شود که منجر به ارتعاش ترموول می شود. به طور کلی، چنین ارتعاشاتی از بزرگی کمی برخوردارند و قابل اغماض هستند. اما، ترموول باید سفتی و استحکام کافی برای جذب این ارتعاشات داشته باشد. در چنین سناریویی، ترموول های مخروطی ترجیح داده می شوند زیرا سفتی بیشتری دارند. با این حال، اگر فرکانس تولید شده به فرکانس طبیعی ترموول نزدیک شود، می تواند باعث ایجاد ارتعاشات غیرقابل قبول شدید شود. ASME PTC 19.3 فرمول هایی را برای تعیین اینکه آیا ترموول برای یک کاربرد معین قابل قبول است یا خیر ارائه می دهد. بسیاری از تولیدکنندگان ترموول یک جدول رتبه بندی سرعت ایجاد کرده اند که حداکثر سرعت سیال را برای ترموول های خود توصیه می کند تا از تشدید جلوگیری شود.

محاسبه فرکانس بیداری با پیروی از دستورالعمل های استاندارد ASME PTC 19.3 انجام می شود تا ثابت کند که ترموول قدرت تحمل فشار هیدرواستاتیکی و تنش استاتیکی دینامیکی را در رابطه با شرایط فرآیند دارد. قبل از ساخت ترموول، این نوع محاسبات تضمین می کند که ترموول ها می توانند با تنش و کرنش تولید شده توسط هر نوع محیط فرآیندی مقابله کنند.

اطلاعات مورد نیاز برای خرید ترموول

هنگام ثبت سفارش، اطلاعات زیر باید به سازنده/فروشنده ترموول ارائه شود.

• اندازه اتصال فرآیند
• طول درج ترموول
• پسوند عقب افتاده
• پیکربندی ساقه
• نوع اتصال فرآیند
• حفره اسمی
• مواد ترموول
• دما و فشار طراحی فرآیند
• معایب ترموول

معایب اصلی ترموول عبارتند از:

در مقایسه با یک سنسور برهنه، واکنش کمی کندتر به تغییرات دما.

• مقاومت در برابر محیط جریان.
• افزایش هزینه برای خرید ترموول.

تفاوت بین ترموول و ترموکوپل:

ترموول و ترموکوپل هر دو برای اندازه گیری دما استفاده می شوند، اما از نظر طراحی، عملکرد و کاربرد متفاوت هستند. در اینجا برخی از تفاوت های اصلی بین این دو وجود دارد:

طراحی: ترموول یک لوله محافظ است که برای ایجاد مانعی بین سنسور و محیط در یک فرآیند یا سیال قرار می گیرد. از طرف دیگر ترموکوپل سنسوری است که دما را با تولید ولتاژ کمی در پاسخ به اختلاف دما اندازه گیری می کند.

عملکرد: هدف ترموول محافظت از سنسور دما، معمولاً یک دماسنج یا ترموکوپل، در برابر آسیب یا خوردگی در محیط های سخت، فشارهای بالا یا جریان سیال با سرعت بالا است. ترموول یک مانع بین سنسور و محیط ایجاد می کند و در عین حال به سنسور اجازه می دهد دمای سیال فرآیند را تشخیص دهد. از طرف دیگر ترموکوپل سنسوری است که مستقیماً دما را با تولید ولتاژ در پاسخ به اختلاف دما اندازه گیری می کند.

کاربرد : ترموول ها معمولاً در صنایع فرآیندی مانند نفت و گاز، فرآوری شیمیایی و تولید مواد غذایی و آشامیدنی استفاده می شوند. آنها اغلب برای محافظت از سنسورهای دما که در خطوط لوله، مخازن و کشتی ها نصب می شوند استفاده می شوند. از طرف دیگر ترموکوپل ها را می توان در طیف وسیعی از کاربردها از جمله نظارت بر دما در سیستم های HVAC، تجهیزات آزمایشگاهی و فرآیندهای صنعتی استفاده کرد.

به طور خلاصه، ترموول یک مانع محافظ است که یک سنسور دما را احاطه کرده است، در حالی که ترموکوپل یک سنسور دما است که به طور مستقیم دما را اندازه گیری می کند. آنها عملکردها و کاربردهای متفاوتی دارند اما هر دو می توانند برای اندازه گیری دما در صنایع و کاربردهای مختلف استفاده شوند.

کاوشگر ترموول

کاوشگر ترموول یک دستگاه اندازه گیری دما است که از یک سنسور دما مانند ترموکوپل یا یک آشکارساز دمای مقاومتی (RTD) تشکیل شده است که در داخل یک لوله محافظ به نام ترموول قرار دارد. ترموول معمولاً از فلز ساخته شده و در یک فرآیند یا سیال قرار می گیرد و مانعی بین سنسور دما و محیط ایجاد می کند. ترموول برای محافظت از سنسور دما در برابر آسیب یا خوردگی ناشی از شرایط سخت فرآیند مانند دماهای بالا، فشارهای بالا و سیالات خورنده طراحی شده است.

پروب ترموول امکان اندازه گیری دما را بدون قرار دادن مستقیم سنسور دما در معرض سیال فرآیند یا محیط فراهم می کند. ترموول را می توان در صورت لزوم بدون تأثیر بر فرآیند یا تجهیزات، جدا کرد و جایگزین کرد و آن را به ابزاری مفید در بسیاری از صنایع از جمله صنایع شیمیایی، نفت و گاز و تولید مواد غذایی و نوشیدنی تبدیل کرد. انتخاب یک پروب ترموول به عواملی مانند شرایط فرآیند، نوع سنسور دما مورد استفاده و دقت و زمان پاسخ مورد نیاز بستگی دارد.

سنسور دمای ترموول

سنسور دمای ترموول دستگاهی است که دما را با استفاده از یک ترموول به عنوان یک مانع محافظ بین سنسور دما و سیال فرآیند یا محیط اندازه گیری می کند. سنسور دما می تواند یک ترموکوپل یا یک آشکارساز دمای مقاومتی (RTD) باشد و معمولاً در داخل ترموول قرار می گیرد که در فرآیند یا سیال مورد اندازه گیری قرار می گیرد. ترموول از سنسور دما در برابر آسیب های ناشی از شرایط سخت فرآیند مانند دماهای بالا، فشارهای بالا و سیالات خورنده محافظت می کند.

سنسور دمای ترموول معمولاً در صنایعی مانند فرآوری شیمیایی، نفت و گاز و تولید مواد غذایی و آشامیدنی استفاده می شود که اندازه گیری دقیق دما برای حفظ کیفیت و ایمنی محصولات و فرآیندها ضروری است. سنسور دمای ترموول را می توان مستقیماً در خطوط لوله، مخازن و مخازن نصب کرد که امکان اندازه گیری دمای مایعات، گازها و جامدات را فراهم می کند. ترموول را می توان به گونه ای طراحی کرد که نیازهای مختلفی را برآورده کند، مانند درجه حرارت و فشار بالا، مواد مختلف ساخت و ساز و اتصالات مختلف فرآیند. انتخاب سنسور دمای ترموول به عواملی مانند شرایط فرآیند، نوع سنسور دمای مورد استفاده و دقت و زمان پاسخگویی مورد نیاز بستگی دارد.