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.

Компания PCI Instruments производит термогильзы 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?

Термогильза создает герметичный карман между датчиком температуры и рабочей средой. Трубка с закрытым концом вставляется в трубу или емкость, а датчик — с открытым концом. Тепло передается от рабочей жидкости через стенку термогильзы к наконечнику датчика, обеспечивая точное 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.

Стандарт ASME PTC 19.3 TW содержит расчеты для проверки способности конструкций термогильз выдерживать силы, возникающие при течении жидкости. 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 температуры , каждый из которых подходит для разных областей применения и диапазонов температур:

  • 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 , чтобы обсудить ваши требования.

Дальнейшее чтение

Узнайте больше об измерении температуры и соответствующем оборудовании: