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1、石油化工自动化,2008,5∶17工程设计及标准AUTOMATIONINPETRO2CHEMICALINDUSTRY温度计套管的性能测试计算孙海,李兆明(中国石油工程建设公司设计技术部,北京100011)摘要:针对温度计套管在石油工程项目中的广泛应用,介绍了温度计套管在安全性能计算中应该考虑的主要因素和计算方法,并通过一个计算实例,阐述了温度计套管的固有频率和伴流频率的关系以及温度计套管的最大插入深度和最大操作压力,对不合理的设计结果提出了解决方法。关键词:温度计套管;性能测试计算;伴流频率;固有频率;最大插入深度;最大操作压力中图分类号:TH811文献标识码:
2、B文章编号:100727324(2008)0520017204ThePerformanceTestCalculationofThermowellSunHai,LiZhaoming(ChinaPetroleumEng.&Construc.Co.EngDepart,Beijing,100011,China)Abstract:Themainfactorsrelatedwiththermowelldesigncalculationandthermowellperformancetestcalculationmethodareintroduced.Therelations
3、hipbetweennaturalfrequencyandwakefrequencyofthethermowell,thecalculationofthermowellmaximuminsertionlengthandmaximumoperatingpressureisexplainedindetailthroughanexample.Reasonablesolutionsareputforwardagainstincorrectdesign.Keywords:thermowell;performancetestcalculation;wakefrequency
4、;naturalfrequency;maximuminsertionlength;maximumoperatingpressure1引言目前温度计按照测温方式可以分为接触式温度计和非接触式温度计,其中接触式温度计可以分为膨胀式温度计(如玻璃管水银温度计、双金属温度计等)、热电偶、热电阻、半导体管、电容式温度传感器等,非接触式温度计可以分为辐射式和红外式温度计。石油工业中温度测量多采用接触式温度图1法兰式套管与工艺设备连接计,且用于现场指示的温度计多采用双金属温度计,用于温度远传的多采用热电偶和热电阻温度计。由于在石油工业中往往需要测量带压设备内流体介质的温度,且
5、测温流体多具有一定的腐蚀性,因此为了保证带压设备的密封性和防止测温元件发生腐蚀,一般采用将温度计插入套管中,温度计套管与测温流体直接接触,测温元件通过感受温[1～3]度计套管末端温度来测量流体实际温度。图2螺纹式套管与工艺设备连接目前应用在石油工业中的温度计套管主要有两种形式,即螺纹式和法兰式。在使用时,温收稿日期:2008205228。度计套管采用螺纹或法兰连接的方式与主工艺作者简介:孙海(1980—),男,2006年毕业于石油大学(华管道上事先预制好的支管相连,然后再将温度计东),获得油气储运专业硕士学位,现在中国石油工程建设公司插入到温度计套管内,以实现测
6、温的目的,如图(CPECC)设计部工作,目前主要从事压气站项目的工艺设计工作,1,图2所示。任工程师。18石油化工自动化2008年目前,在设计温度计套管的尺寸中,设计者往往时,尾流与温度计套管发生共振,此时升力和曳力急容易忽略设计结果的合理与否,而不合理的尺寸设计剧增加,温度计套管将由于强烈振动而损坏。往往会导致套管因共振而损坏等一系列严重的后果,温度计套管的振动计算就是检验温度计套管本直接影响到温度测量。因此对温度计套管设计尺寸身的固有频率与伴流频率是否满足ASMEPTC19.3的校验、确定设计结果的合理性方面是非常有必要的。的要求,即:提出的温度计套管性能测
7、试计算的目的,就是fwr=≤0.8(1)为了检验设计出来的温度计套管尺寸,是否能够承fn受工艺流体不同的操作条件变化对套管造成的影vfw=0.22(2)B响,并且能够对不合理的设计结果提出改进意见,从而保证了套管尺寸设计的安全性。KfEfn=0.042(3)Uρ2温度计套管性能测试计算[4,5]2.1振动计算其中r———尾流振动频率与温度计套管固有频率当流体流经温度计套管时,由于套管体对流体的比率;遮挡作用导致流体的动量发生改变,而这将会在套管v———流体速度,m/s;后部产生一个湍流尾流,并且这个尾流内会形成一B———温度计套管尖端直径,m;个漩涡,且漩涡会沿
8、着套管两边交替地脱落,这
