从平滑切换到螺旋：案例研究

    在石化行业依靠热电偶保护温度传感器从管道中发现的苛刻条件。同时，必须保护热电偶套管本身免受涡流引起的振动引起的机械疲劳。更重要的是，对一种流动条件有效的调整对另一种流动条件可能是不够的。

    例如，原油装置可以使用液体和蒸汽。每个相都有自己的速度，蒸汽通常比通过管道的液体移动得更快。这就是为什么热电偶套管可能在液相中通过唤醒频率计算但可能在蒸汽状态下失效的原因。 

    收缩VIV的通常第一步是缩短茎长（见侧栏）。如果这没有帮助，改变根部或尖端直径可能会成功降低尾流频率。通常的最后一种方法是改造带有支撑环的热电偶套管喷嘴 - 这是一个昂贵且耗时的过程，特别是当考虑到典型石化工厂使用的热电偶套管的数量时。但优点是支撑环允许热套管通过WFC（唤醒频率计算）。

    对于一家石油公司而言，由于工艺的高速度，改变标准热电偶套管的尺寸并未充分降低其原油单元中的VIV（涡激振动）。事实证明，支持项圈是一个很好的解决方案，但只有一段时间。但是当工程师升级一个单元以增加其容量时，连接到管道的热电偶套管暴露于更大的速度，因此更多的VIV。结果仪表计算失败。为了通过WFC，上海自动化仪表三厂工程师意识到他们需要一套新的喷嘴来安装新的支撑环，因为现有的喷嘴颈部焊接严重。该选项需要大量且昂贵的现场加工。

    这只是一个单位。其他单位未来的容量增加将导致类似的计算失败并需要进行改造。

    石油公司向测量技术制造商询问了建议。在分析了原油装置的具体条件后，制造商建议改用带有螺旋钢板的热电偶套管。具有螺旋设计的新仪器完成了客户的四个目标：

    1、通过WFC以获得当前容量增加。

    2、为未来的速度提升和容量升级留出空间。

    3、无需昂贵，耗时的现场工作来修复喷嘴问题或安装支撑环。

    4、通过使用标准尖端直径而不是具有较大直径的尖端直径来提供快速响应时间。

    在最好的世界中，热电偶套管可保护敏感的温度传感器，响应时间短，安装快速且成本低廉。它还需要通过其WFC。         热电偶套管上的螺旋设计为石油和天然气行业中的最高过程负载提供了所有这些功能。 

    4种减少上海自动化仪表三厂热套管振动的传统方法：优点和缺点。

    改变热套管的结构设计可以减少涡流引起的力的影响。工程师可以进行以下调整：

    1、缩短插入长度。较短的无支撑长度增加了热电偶套管的强度，使其不太可能振动。这种方法很容易解决，因此是通过WFC的第一步。CON：如果振动非常强，则可能需要修剪长度以使其变得太短而无法到达过程介质。

    2、增加根直径。热套管直径的变化会影响其自然共振频率。如果较短的长度不能完成工作，这是解决WFC失败的第二步。CON：根部直径可能必须增大到不再适合热套管连接的喷嘴。

    3、增加尖端直径。较大的尖端直径会降低热套管的涡旋脱落频率。如果上述两种方法无效，这是解决WFC失败的第三步。CON：尖端可能必须加宽太多，以至于它不再适合热电偶套管接头的喷嘴。增加的尖端直径也导致更长的传感器响应时间。 

    4、添加支撑领。为了稳定热电偶套管杆，技术人员可以在法兰喷嘴内安装金属环。如果上述方法都不能充分减少振动，则采取这种措施。 CON：因为添加支撑环需要大量的现场加工，所以这个过程既昂贵又耗时。

    上海自动化仪表三厂专注于温度测量的特殊应用，包括管材和多点产品。