محافظ حسگر دما در فرآیندهای صنعتی
ترموول ها (Thermowell) محافظ حسگر دما در فرآیندهای صنعتی
ترموول (Thermowell) یک قطعه مکانیکی مهندسیشده است که بهعنوان غلاف محافظ برای سنسورهای دما مانند RTD، ترموکوپل و دماسنج بیمتال در تجهیزات و خطوط فرآیندی استفاده میشود. این تجهیز امکان نصب حسگر دما در محیطهای با فشار، دما و سرعت جریان بالا را فراهم میکند و در عین حال اجازه میدهد حسگر بدون تخلیه یا توقف فرآیند، تعویض یا کالیبره شود.
بر خلاف ظاهر ساده، ترموول نقش بسیار مهمی در ایمنی، پایداری مکانیکی و دقت اندازهگیری دما ایفا میکند و طراحی نادرست آن میتواند منجر به شکست مکانیکی و آسیبهای جدی فرآیندی شود.
نقش ترموول در سیستمهای اندازهگیری دما
ترموول یک مرز مکانیکی بین سیال فرآیندی و حسگر دما ایجاد میکند و وظایف زیر را بر عهده دارد:
- محافظت از حسگر در برابر فشار و دمای بالا
- جلوگیری از تماس مستقیم حسگر با سیالات خورنده یا ساینده
- امکان سرویس، تعویض یا کالیبراسیون حسگر بدون توقف خط
- افزایش طول عمر حسگر و سیستم اندازهگیری
در بسیاری از واحدهای صنعتی، حذف یا انتخاب نادرست ترموول میتواند به توقف ناگهانی واحد یا نشت سیال منجر شود.
پارامترهای کلیدی در طراحی و انتخاب ترموول
طراحی و انتخاب ترموول یک فرآیند کاملاً مهندسی است و باید بر اساس شرایط واقعی فرآیند انجام شود. مهمترین پارامترها عبارتاند از:
● شرایط فرآیندی
- دمای کاری
- فشار خط
- سرعت جریان سیال
- نوع سیال (مایع، گاز، بخار – خورنده یا غیرخورنده)
● متریال ساخت
متریال ترموول باید مقاومت مکانیکی و شیمیایی کافی داشته باشد. رایجترین متریالها شامل موارد زیر است:
- Stainless Steel 304 / 316 / 316L
- آلیاژهای نیکل مانند Inconel و Hastelloy
- Monel
- Titanium (برای محیطهای بسیار خورنده)
● نوع اتصال
- رزوهای (NPT / BSP)
- فلنجی (بر اساس ANSI / ASME)
- جوشی (Socket Weld یا Butt Weld)
- اتصالهای بهداشتی (Clamp)
● فرم هندسی ترموول
شکل ترموول تأثیر مستقیمی بر مقاومت در برابر ارتعاش دارد:
- Straight
- Stepped
- Tapered
انتخاب فرم مناسب میتواند احتمال شکست مکانیکی را بهطور قابل توجهی کاهش دهد.
استاندارد طراحی ترموول – ASME PTC 19.3 TW
طراحی ایمن ترموول بر اساس استاندارد ASME PTC 19.3 TW-2016 انجام میشود. این استاندارد بهطور خاص به بررسی ارتعاش ناشی از جریان سیال و محاسبه فرکانس طبیعی ترموول میپردازد.
در خطوط با سرعت جریان بالا، پدیدهای به نام Vortex Shedding رخ میدهد که میتواند باعث تحریک ارتعاشی ترموول شود. اگر فرکانس این ارتعاش با فرکانس طبیعی ترموول همزمان شود، پدیده تشدید (Resonance) اتفاق افتاده و منجر به شکست ناشی از خستگی فلز خواهد شد.
به همین دلیل، در طراحی مهندسی ترموول موارد زیر بررسی میشود:
- محاسبه فرکانس طبیعی
- بررسی نسبت ایمنی در برابر رزونانس
- ارزیابی تنش مکانیکی ناشی از فشار و دما
کاربردهای صنعتی ترموول
ترموولها در صنایع مختلف نقش کلیدی دارند، از جمله:
- صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
- نیروگاهها و سیستمهای بخار
- صنایع شیمیایی و پالایشی
- صنایع غذایی و دارویی
- واحدهای تولیدی با شرایط دمایی متغیر
تفاوت ترموول مهندسیشده با نمونههای عمومی
ترموولهای مهندسیشده تفاوتهای مشخصی با نمونههای استاندارد و عمومی دارند:
- تطابق کامل با شرایط عملیاتی پروژه
- عمر کاری بالاتر
- کاهش ریسک شکست و نشتی
- پاسخ حرارتی مناسبتر
- مستندات فنی و محاسباتی قابل استناد
جمعبندی
ترموول یکی از اجزای بهظاهر ساده اما بسیار حیاتی در سیستمهای اندازهگیری دما است. انتخاب یا طراحی نادرست این تجهیز میتواند ایمنی، دقت اندازهگیری و پایداری فرآیند را به خطر بیندازد. رویکرد صحیح، طراحی و ساخت ترموول بر اساس محاسبات مهندسی، استانداردهای معتبر و شرایط واقعی فرآیند است.
رویکرد مهندسی آدرین صنعت ابزار دقیق پارس در طراحی و ساخت ترموول و تجهیزات اندازهگیری دما، بر اساس تحلیل دقیق نیازهای هر پروژه صنعتی و الزامات فرآیندی ارائه میشود.