ترموول (Thermowell) به‌عنوان یک مؤلفه کلیدی در سامانه‌های اندازه‌گیری دما، نقش بسیار حیاتی در افزایش دوام، پایداری و دقت عملکرد حسگرهای دما ایفا می‌کند. این قطعه، سنسورهای دمایی نظیر ترموکوپل‌ها و RTDها را از تأثیرات محیطی همچون فشار بالا، سیالات خورنده، ارتعاشات شدید و تغییرات دمایی ناگهانی محافظت می‌نماید. انتخاب صحیح و مهندسی‌شده‌ی ترموول، تأثیر قابل‌توجهی در دقت داده‌های اندازه‌گیری‌شده، افزایش عمر مفید تجهیزات و بهبود سطح ایمنی فرآیندهای صنعتی دارد. در این مقاله، با نگاهی جامع و فنی، تمامی ملاحظات ضروری در انتخاب یک ترموول استاندارد و متناسب با کاربردهای صنعتی بررسی خواهد شد.
ما در این مقاله در رابطه با ترموول چیست؟ و انواع ترموول در ابزاردقیق صحبت کرده ایم.
۱. دسته‌بندی ترموول‌ها بر اساس طراحی و نحوه‌ی اتصال
به‌طور کلی، ترموول‌ها از نظر نوع طراحی و شیوه‌ی نصب در سیستم‌های فرآیندی به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند:
- ترموول فلنجی (Flanged Thermowell): این نوع ترموول، به واسطه‌ی قابلیت نصب آسان و تعویض سریع، در صنایع پالایشگاهی، نیروگاهی و پتروشیمیایی که نیازمند تعمیرات دوره‌ای تجهیزات هستند، کاربرد گسترده‌ای دارد. اتصال فلنجی، استحکام و پایداری مکانیکی بالایی فراهم می‌آورد و استانداردهای ANSI B16.5 و DIN EN 1092-1 برای آن لحاظ می‌شوند.
جهت آشنایی با ترموول فلنجی کلیک کنید.
- ترموول جوشی (Weld-in Thermowell): در کاربردهایی که فشار و دمای کاری بالا بوده و نیاز به یکپارچگی ساختاری بیشتری وجود دارد، ترموول‌های جوشی استفاده می‌شوند. این نوع اتصال، مقاومت مکانیکی بسیار مطلوبی در برابر ارتعاشات و تنش‌های مکانیکی ارائه می‌دهد اما به علت عدم امکان جداسازی، برای شرایطی که نیاز به تعویض مکرر حسگر دما باشد، توصیه نمی‌شود.
- ترموول رزوه‌ای (Threaded Thermowell): این نوع ترموول، با دارا بودن قابلیت نصب آسان و تعویض سریع، برای سیستم‌های با فشار و دمای پایین‌تر مناسب بوده و عمدتاً در صنایع غذایی، دارویی و برخی فرآیندهای شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استانداردهای ASME B1.20.1 و ISO 228 برای طراحی این مدل در نظر گرفته می‌شوند.
۲. انتخاب متریال مناسب بر اساس شرایط عملیاتی
ترموول‌ها از جنس‌های مختلفی ساخته می‌شوند که انتخاب مناسب‌ترین آلیاژ، به پارامترهایی مانند دمای فرآیند، فشار، نوع سیال و میزان خوردگی بستگی دارد. متداول‌ترین مواد مورد استفاده عبارتند از:
- استنلس استیل 304 و 316: دارای مقاومت مناسب در برابر خوردگی، مناسب برای بسیاری از فرآیندهای صنعتی عمومی.
ما در این مقاله در رابطه با فلنج استنلس استیل 304 و مشخصات آن صحبت کرده ایم.
- اینکونل (Inconel 600/625): با مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون و تحمل دماهای بالا، ایده‌آل برای محیط‌های دما بالا و شرایط اکسیداتیو شدید.
- هستلی (Hastelloy C-276): مقاومت عالی در برابر محیط‌های بسیار خورنده همچون اسیدهای قوی، کاربرد در صنایع شیمیایی و دارویی.
- تیتانیوم: بهترین انتخاب برای محیط‌هایی با ترکیبات کلریدی و اسیدهای قوی که خطر خوردگی شدید وجود دارد.
۳. طراحی ابعادی و مشخصات فنی ترموول
ابعاد ترموول، از جمله طول غوطه‌وری (Insertion Length)، قطر خارجی (Outer Diameter) و ضخامت دیواره، مستقیماً بر عملکرد مکانیکی و دقت اندازه‌گیری تأثیرگذار است.
- طول غوطه‌وری (L): برای اندازه‌گیری دقیق‌تر، معمولاً توصیه می‌شود که طول غوطه‌وری حداقل ۱۰ برابر قطر خارجی ترموول باشد تا اثرات گرمایی و خطاهای اندازه‌گیری به حداقل برسد.
- قطر بدنه (D): معمولاً در بازه‌ی ۶ تا ۱۲ میلی‌متر انتخاب می‌شود، که با افزایش آن، استحکام مکانیکی افزایش می‌یابد اما زمان پاسخ‌گویی حسگر نیز بیشتر خواهد شد.
- ضخامت دیواره (t): متناسب با فشار و دمای کاری تعیین می‌شود و استانداردهای ASME B16.34 و API 521 برای انتخاب ضخامت مناسب لحاظ می‌شوند.
ما در این مقاله به بررسی ترموول سرامیکی و انواع آن پرداخته ایم.
۴. طراحی نوک ترموول و تأثیر آن بر سرعت پاسخ‌گویی
نوک ترموول در سه مدل رایج طراحی می‌شود که هر یک ویژگی‌های خاص خود را دارند:
- نوک مخروطی (Tapered Tip): به دلیل کاهش قطر در بخش انتهایی، میزان مقاومت مکانیکی بالایی در برابر ارتعاشات فراهم کرده و باعث افزایش سرعت پاسخ‌دهی حسگر می‌شود.
جهت آشنایی با ترموول مخروطی و ویژگی های این نوع ترموول کلیک کنید.
- نوک استوانه‌ای (Straight Tip): طراحی استاندارد و معمول که در کاربردهای فشار بالا و فرآیندهای پایدار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- نوک پله‌ای (Stepped Tip): باعث کاهش جرم حرارتی و در نتیجه بهبود سرعت پاسخ‌گویی در مقایسه با مدل استوانه‌ای می‌شود.
۵. تأثیر ارتعاشات بر عملکرد ترموول
ارتعاشات ایجاد شده توسط جریان سیال، یکی از مهم‌ترین عوامل تخریب ترموول‌ها است. استاندارد ASME PTC 19.3 TW برای ارزیابی اثرات فرکانس طبیعی (Natural Frequency) ترموول طراحی شده است تا از وقوع شکست ناشی از رزونانس جلوگیری شود. بررسی نسبت استروهال (Strouhal Number) و فاصله از مرزهای ارتعاشی، در تعیین عمر مفید ترموول بسیار حیاتی است.
۶. بررسی فشار و دمای کاری مجاز
ترموول‌ها باید مطابق با شرایط عملیاتی فرآیند انتخاب شوند. در جدول زیر، مقادیر استاندارد برخی از مواد رایج آورده شده است:
| ماده | حداکثر دما (°C) | حداکثر فشار (Bar) |
|---|---|---|
| SS316 | 800 | 300 |
| Inconel 625 | 1100 | 600 |
| Hastelloy C-276 | 950 | 400 |
۷. استانداردهای مرتبط با طراحی و تولید ترموول
برای تضمین عملکرد بهینه و ایمنی ترموول، رعایت استانداردهای معتبر بین‌المللی الزامی است:
- ASME PTC 19.3 TW: تعیین معیارهای تحلیل ارتعاشات و مقاومت مکانیکی.
- ASTM E585: روش‌های تست و ارزیابی عملکرد ترموول.
- ANSI B16.5: استاندارد ابعادی و فشاری برای فلنج‌های ترموول.
مشاوره قبل از خرید
برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات می‌توانید با شماره تلفن‌های زیر تماس بگیرید: