Термогильза — это защитная металлическая трубка, которая защищает датчики температуры от суровых промышленных условий. Представьте её как броню для ваших приборов измерения температуры. Датчик находится внутри термогильзы, а не подвергается прямому воздействию технологического процесса, что защищает его от коррозионных химикатов, высокого давления и разрушительных потоков жидкости.

Вот почему это важно: без защитного кожуха датчики температуры, подверженные воздействию агрессивных технологических условий, могут выйти из строя в течение нескольких дней или недель. Правильно подобранный защитный кожух продлевает срок службы датчика с месяцев до лет, позволяя при этом снимать, калибровать или заменять датчик без остановки технологического процесса.

В компании PCI Instruments мы производим гильзы Для фармацевтической, пищевой, химической и промышленной отраслей по всей Великобритании. В этом руководстве объясняется принцип работы термогильз, когда они вам необходимы и как выбрать подходящий тип для вашего применения.

Как работает термогильза?

A защитная гильза Создает герметичный карман между датчиком температуры и рабочей средой. Трубка с закрытым концом устанавливается в трубу или емкость, а датчик вставляется с открытого конца. Тепло передается от рабочей жидкости через стенку термогильзы к наконечнику датчика, обеспечивая точный контроль температуры. измерение температуры без прямого воздействия.

Датчик обеспечивает контакт металла с металлом с внутренней поверхностью наконечника термогильзы. Подпружиненные датчики или термопаста улучшают этот контакт, обеспечивая более быстрое время отклика. Термогильза поддерживает заданное давление, позволяя при этом теплу проходить к измерительному прибору.

Как работает термогильза

Ключевые компоненты включают в себя:

  • Подключение к процессу: Место крепления термогильзы к трубам или сосудам. Различные типы соединений подходят для разных требований к установке и номинальным давлениям.
  • Хвостовик: Часть, погружаемая в технологический поток. Именно здесь конструктивные решения влияют на прочность, время отклика и виброустойчивость.
  • Диаметр цилиндра: Внутренний диаметр рассчитан с учетом размеров вашего датчика температуры. Стандартные размеры подходят для распространенных диаметров термопар и терморезисторов.
  • Наконечник: Закрытый конец, через который происходит теплопередача между технологическим процессом и вашим датчиком.

Когда вам нужен термогильз?

Когда нужен термозащитный кожух?

Термогильза не требуется для всех задач измерения температуры. Вот когда её следует использовать:

  • Системы под давлением: В любом технологическом процессе, протекающем при давлении выше атмосферного, необходим термогильзовый кожух для поддержания заданного граничного давления.
  • Коррозионные среды: Кислоты, щелочи, хлориды и другие агрессивные химические вещества разрушают материалы сенсора. Термогильза, изготовленная из совместимых сплавов, защищает сенсор.
  • Потоки высокой скорости: Быстро движущиеся жидкости создают силы, которые могут повредить или вывести из строя незащищенные датчики. Термогильзы обеспечивают структурную поддержку.
  • Абразивные частицы: Шламы, мелкие частицы катализатора или взвешенные твердые частицы вызывают эрозию защитных оболочек датчиков. Вместо них износ принимает на себя термогильза.
  • Требования к техническому обслуживанию в режиме реального времени: Когда необходимо откалибровать или заменить датчики, не сливая жидкость из системы и не останавливая процесс.

Конструкция хвостовика термогильзы: объяснение

Стержень — это часть термогильзы, которая выступает в технологический процесс. Существует три конструкции, каждая из которых имеет свои преимущества.

Прямой хвостовик

Прямые хвостовики сохраняют одинаковый диаметр от основания до кончика. Они обеспечивают максимальную толщину стенки и защиту от коррозии по всей длине. Компромисс заключается в более медленном термическом отклике по сравнению с конструкциями меньшего диаметра. Прямые хвостовики следует выбирать для работы в сильно коррозионных средах, где ожидается потеря материала с течением времени.

Конический хвостовик

Конические хвостовики постепенно уменьшаются в диаметре от основания к вершине. Такая конструкция сочетает в себе высокую прочность, более быстрое время отклика и лучшую устойчивость к вибрациям, вызванным потоком жидкости. Конические конструкции являются наиболее распространенным выбором для высокоскоростных применений в нефтегазовой, химической и энергетической отраслях.

Ступенчатый хвостовик

Ступенчатые хвостовики характеризуются резким уменьшением диаметра вблизи кончика, обычно с 19 мм до 12.7 мм. Это обеспечивает более быструю тепловую реакцию по сравнению с прямыми конструкциями, сохраняя при этом хорошую структурную целостность в основании. Ступенчатые конструкции представляют собой практичный компромисс между прочностью и скоростью.

Материалы и выбор термогильз

Выбор материала определяет, как долго термогильза прослужит в конкретных условиях вашего технологического процесса. Правильный выбор зависит от температуры, давления и химической совместимости.

Материалы и выбор термогильз

Нержавеющая сталь (304, 316, 321)

Нержавеющая сталь подходит для большинства промышленных применений по разумной цене. Марка 316 обеспечивает лучшую устойчивость к хлоридам и кислотам, чем 304, что делает ее стандартным выбором для химической промышленности, пищевой промышленности, производства напитков и фармацевтики. Марка 321 обеспечивает улучшенные характеристики при высоких температурах, позволяя использовать сталь при температурах выше 400 градусов Цельсия.

Инконель (600, 625 XNUMX)

Сплавы Inconel выдерживают самые суровые условия высоких температур и коррозионной стойкости. Inconel 600 устойчив к окислению до 1200 градусов Цельсия. Inconel 625 обеспечивает исключительную устойчивость к коррозионному растрескиванию под воздействием хлоридов. Эти материалы подходят для нефтехимических печей, газовых турбин и работы в условиях жестких химических процессов.

Монель и Хастеллой

Монель превосходно проявляет себя в морской воде, соленой воде и восстановительных кислотных средах. Никель-медный сплав хорошо подходит для применения в морских, шельфовых и фтористоводородных кислотах. Хастеллой обеспечивает высочайшую коррозионную стойкость в агрессивных химических средах, включающих смешанные кислоты, хлориды и окисляющие растворы.

Понимание частоты и вибрации следа

В технологическом процессе, протекающем в потоке, на термогильзы действуют силы, которые могут вызывать вибрацию и усталостное разрушение. Понимание этого явления помогает выбирать термогильзы, способные выдерживать работу в условиях высоких скоростей потока.

Когда жидкость обтекает стержень термогильзы, она создает чередующиеся вихри с каждой стороны. Это вихреобразование порождает осциллирующие силы, которые толкают термогильзу вперед и назад. Если частота вихреобразования приближается к собственной частоте термогильзы, возникает резонанс, и напряжения резко возрастают.

ASME Стандарт PTC 19.3 TW содержит расчеты для проверки способности конструкции термогильз выдерживать силы, возникающие в результате потока. Расчет частоты следа учитывает размеры термогильзы, свойства материала, плотность жидкости и скорость потока для определения запасов прочности.

Вот что влияет на виброустойчивость:

  • Более короткие периоды погружения повысить собственную частоту и улучшить виброустойчивость.
  • конические хвостовики обеспечивают лучшее соотношение прочности и отклика, чем стандартные конструкции.
  • Больший диаметр корней Повышают жесткость, но сокращают время отклика.
  • Более толстая конструкция стен Повышает прочность за счет тепловой инерции.

Датчики температуры, используемые с термогильзами.

Термогильзы защищают различные типы датчиков температурыкаждый из них подходит для различных областей применения и температурных диапазонов:

  • Термометры сопротивления (РДТ): Обеспечивают превосходную точность и стабильность при температурах от -200°C до 600°C. Датчики Pt100 являются наиболее распространенным типом, используемым в обрабатывающей промышленности.
  • Термопары: В зависимости от типа, они выдерживают более широкий диапазон температур до 1800 °C. Типы J, K и N подходят для большинства промышленных применений.
  • Биметаллические термометры: Обеспечивает прямое считывание показаний без источника питания. Полезен для локальной индикации, когда электронные датчики передают данные в системы управления.

Диаметр отверстия термогильзы должен соответствовать выбранному вами датчику. Стандартные отверстия диаметром 6.35 мм и 9.5 мм подходят для большинства терморезисторов и термопар, используемых в технологических процессах.

Типичные области применения термогильз

Термогильзы удовлетворяют потребности в измерении температуры практически во всех отраслях обрабатывающей промышленности:

  • Химическая обработка: Системы контроля температуры реактора, дистилляционные колонны, теплообменники и резервуары для хранения коррозионно-активных химических веществ.
  • Нефти и газа: Технологические установки нефтеперерабатывающих заводов, трубопроводы, системы мониторинга устья скважин и морские платформы, подверженные воздействию морской воды.
  • Выработка энергии: Питательная вода для котлов, паропроводы, подшипники турбин и системы охлаждения.
  • Еда и напитки: Пастеризация, ферментация, варочные котлы и системы очистки на месте.
  • Фармацевтический: Биореакторы, автоклавы, системы очистки воды и производственные емкости, соответствующие стандартам GMP.
  • Очистка воды: Мониторинг очистных сооружений, системы хлорирования и контроль температуры сточных вод.

Преимущества использования термогильз

Установка термогильз обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с прямой установкой датчика:

  • Защита датчика: Защищает датчики температуры от коррозионного воздействия химических веществ, эрозионных частиц и механических повреждений, вызванных высокоскоростными потоками воздуха.
  • Простое обслуживание: Позволяет снимать, калибровать и заменять датчики без слива жидкости из системы и прерывания процесса.
  • Изоляция процесса: Поддерживает заданное давление, обеспечивая при этом точные показания температуры внутри технологического потока.
  • Сокращенное время простоя: Продлевает срок службы датчиков и обеспечивает быструю замену, сводя к минимуму перебои в производстве.
  • Предотвращение загрязнения: Обеспечивает изоляцию материалов сенсора от технологического процесса в санитарных условиях.

Выбор правильной термогильзы

Выбор термогильзы требует соответствия материала, конструкции хвостовика и типа соединения конкретным условиям вашего технологического процесса. Начните с документирования рабочей температуры, давления, скорости потока и рабочей среды. Эта информация определит, какие материалы обеспечивают достаточную коррозионную стойкость и необходимы ли расчеты частоты колебаний.

Тип соединения зависит от требований к монтажу, номинального давления и необходимости доступа для обслуживания. Резьбовые соединения подходят для общего назначения. Фланцевые соединения лучше всего подходят для работы под высоким давлением и в случаях, когда требуется частое снятие. Приварные конструкции обеспечивают максимальную прочность для стационарных установок.

Если вам нужна помощь в выборе подходящего термогильзы для вашего применения, наша техническая команда может помочь с выбором материала, расчетом частоты следа и разработкой индивидуальных спецификаций. Свяжитесь с нами для обсуждения ваших требований.

Дальнейшее чтение

Узнайте больше об измерении температуры и соответствующем оборудовании: