從平滑切換到螺旋：案例研究

    在石化行業依靠熱電偶保護溫度傳感器從管道中發現的苛刻條件。同時，必須保護熱電偶套管本身免受渦流引起的振動引起的機械疲勞。更重要的是，對一種流動條件有效的調整對另一種流動條件可能是不夠的。

    例如，原油裝置可以使用液體和蒸汽。每個相都有自己的速度，蒸汽通常比通過管道的液體移動得更快。這就是為什么熱電偶套管可能在液相中通過喚醒頻率計算但可能在蒸汽狀態下失效的原因。 

    收縮VIV的通常第一步是縮短莖長（見側欄）。如果這沒有幫助，改變根部或尖端直徑可能會成功降低尾流頻率。通常的最后一種方法是改造帶有支撐環的熱電偶套管噴嘴 - 這是一個昂貴且耗時的過程，特別是當考慮到典型石化工廠使用的熱電偶套管的數量時。但優點是支撐環允許熱套管通過WFC（喚醒頻率計算）。

    對于一家石油公司而言，由于工藝的高速度，改變標準熱電偶套管的尺寸并未充分降低其原油單元中的VIV（渦激振動）。事實證明，支持項圈是一個很好的解決方案，但只有一段時間。但是當工程師升級一個單元以增加其容量時，連接到管道的熱電偶套管暴露于更大的速度，因此更多的VIV。結果儀表計算失敗。為了通過WFC，上海自動化儀表三廠工程師意識到他們需要一套新的噴嘴來安裝新的支撐環，因為現有的噴嘴頸部焊接嚴重。該選項需要大量且昂貴的現場加工。

    這只是一個單位。其他單位未來的容量增加將導致類似的計算失敗并需要進行改造。

    石油公司向測量技術制造商詢問了建議。在分析了原油裝置的具體條件后，制造商建議改用帶有螺旋鋼板的熱電偶套管。具有螺旋設計的新儀器完成了客戶的四個目標：

    1、通過WFC以獲得當前容量增加。

    2、為未來的速度提升和容量升級留出空間。

    3、無需昂貴，耗時的現場工作來修復噴嘴問題或安裝支撐環。

    4、通過使用標準尖端直徑而不是具有較大直徑的尖端直徑來提供快速響應時間。

    在最好的世界中，熱電偶套管可保護敏感的溫度傳感器，響應時間短，安裝快速且成本低廉。它還需要通過其WFC。         熱電偶套管上的螺旋設計為石油和天然氣行業中的最高過程負載提供了所有這些功能。 

    4種減少上海自動化儀表三廠熱套管振動的傳統方法：優點和缺點。

    改變熱套管的結構設計可以減少渦流引起的力的影響。工程師可以進行以下調整：

    1、縮短插入長度。較短的無支撐長度增加了熱電偶套管的強度，使其不太可能振動。這種方法很容易解決，因此是通過WFC的第一步。CON：如果振動非常強，則可能需要修剪長度以使其變得太短而無法到達過程介質。

    2、增加根直徑。熱套管直徑的變化會影響其自然共振頻率。如果較短的長度不能完成工作，這是解決WFC失敗的第二步。CON：根部直徑可能必須增大到不再適合熱套管連接的噴嘴。

    3、增加尖端直徑。較大的尖端直徑會降低熱套管的渦旋脫落頻率。如果上述兩種方法無效，這是解決WFC失敗的第三步。CON：尖端可能必須加寬太多，以至于它不再適合熱電偶套管接頭的噴嘴。增加的尖端直徑也導致更長的傳感器響應時間。 

    4、添加支撐領。為了穩定熱電偶套管桿，技術人員可以在法蘭噴嘴內安裝金屬環。如果上述方法都不能充分減少振動，則采取這種措施。 CON：因為添加支撐環需要大量的現場加工，所以這個過程既昂貴又耗時。

    上海自動化儀表三廠專注于溫度測量的特殊應用，包括管材和多點產品。