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热电偶保护套管计算的转换过程

来源:www.wqhhs.com作者:发表时间:2018-04-21 09:14:04

据认为,我们在20世纪70年代开始进行热电偶温度计保护管强度计算,并根据客户的强度计算材料进行手动计算。当时我们根据机械工程手册等进行了固有频率,流体强制频率和流体弯曲应力等计算。然后,根据ASME PTC19进行计算的海外作业成为标准。 3种材料和方法是长期以来的主要方法。
然而,由于1995年发生的Monju Na泄漏事故是由热电偶温度计保护管(传感器外壳)的损坏引起的,该方法突然聚焦于1998年,三畅仪表的工程师发布了一个强度指标计算。本指南不仅包括对卡尔曼旋涡的评估,还包括对称旋涡的共振计算,这些旋涡被认为是造成文殊保护管受损的原因。目前,许多国内用户通过本指南计算实力。
此外,ASME(美国机械工程师协会)于2010年发布了PTC 19.3 TW-2010,对PTC 19.3进行了修订,允许以与JSME相同的方式进行对称涡旋评估。基于上述背景,下面描述强度计算方法从过去到现在的转变。
(1)20世纪60年代:国内热电厂
1960年左右,国内某火电厂主蒸汽管道保护管断裂,其方法与后文提到的ASME PTC19.3几乎相同,其原因是三种类型的评估:考虑外部压力强度,考虑流体的弯曲强度以及考虑保护管固有频率fn和卡门曼涡旋强迫频率fs引起的共振。有几个评估结果; 然而,通常可以说,在高密度(30 kg / m3)的流体中卡门曼涡旋共振发生破损。
(2)ASME PTC 19.3-1974
基于功率测试代码温度计井的报告中描述的锥形保护管固有频率fn / Journal of Engineering for Power,Trans。ASME,vol。81,1959年10月由JW Murdock于1959年发布,与fs相比获得了不匹配的条件,在保护管的尾流中发生了卡门曼涡的强制频率。通常称为ASME PTC 19.3; 然而,涵盖一般温度测量的文本“性能测试代码 - 第3部分:温度测量”
(1)中只有4页有保护管强度计算的描述。我们用这种方法进行强度计算; 但是,我们已经根据客户的要求添加了我们以下的原始方法。
由于轻气体对共振的应力很小,可用于共振区域1.4 <fs / f
(2)考虑到高粘度流体的阻力系数CD变大,CD被计算为Re数的函数,从而可设计即使具有高粘度也不弯曲的保护管。
(3)JSME S012-1998日本机械工程师学会
1998年出版的“Monju”中的保护管断裂事故引发的强度计算指南是JSME S012-1998圆柱结构流体感应振动评估指南在管道中。传统上,强度计算仅评估卡曼涡旋; 然而,在这个指南中,也可以评估由对称涡旋产生的阻力方向共振。计算基础是ASME BPVC SEC。III N-1300(4)评估程序与传统评估程序有很大不同,然而,基本评估是保护管固有频率与强制频率的比较以及添加流体密度的评估。
基于转换流体速度Vr和转换衰减因子Cn和Vr的新概念进行评估和判断,其中振动比率fs / fn确定Vr,并且使用流体密度p,衰减系数比率ζ和保护管质量m,它们是无量纲数。在该指南中,由于在fs / fn = 0.4〜0.6(Vr = 2〜3)的范围内产生对称旋涡的拖动方向的共振,因此在升程方向上产生Kármán旋涡的共振,fs / fn = 1 = 5)时,根据流体密度进行判断,以避免在共振区域附近使用。
换句话说,使用条件是满足以下任一条件:
 ·Vr <1(对于Cn≤2.5)
 ·Cn> 64
 ·Vr <3.3且Cn> 2.5
当以振动比表示时,高密度流体(Cn≤2.5)满足fs / fn <0.2(Vr <1),fs / fn <0.66(Vr <3.3)对于中等密度流体(Cn> 2.5)而言是满意的,并且因为即使在共振时应力也非常小,所以对于低密度流体(Cn> 64)没有问题.64)因为即使共振应力也非常小。
同步避振/抑制条件。

图像图同步防振/抑制条件

图像图同步防振/抑制条件


(5)ASME PTC19.3 TW-2010
由美国机械工程师学会于2010年发布的常规ASME PTC19.3:1974修订,作为新文件已被全面更新。
在这些规格中,与拖拉方向上的对称涡旋一起的振动的评价方法与JSME S012与传统计算方法大不相同。Kármán旋涡在升力方向上的力称为横向力,在拖曳方向上具有对称涡旋的力称为“在线力”。请参阅图中从流体接收的力。

图从流体收到的图形力


然而,JSME的计算方法和评估方法有很大不同。下面三畅仪表介绍修订版本的功能。
a)Scruton数NSc已被引入,其概念与转换衰减因子Cn相同; 然而,由于用于计算的衰减系数比ζ值比JSME小一位,所以计算结果和判断结果与JSME大不相同。
b)评估拖动方向(线内)的共振; 然而,拖曳方向上的强迫频率是卡尔曼旋涡数的一半,并且拖曳方向上的共振点为fs / fn = 0.5。结果,当拖曳方向上的共振应力超过余量时,用于高密度流体的可用振动比面积是fs / fn <0.4,并且JSME判断不可用的共振面积是可用的。(NSc≤2.5或Re≥10^ 5)。
c)当拖动方向的共振应力不超过允许值时,满足fs / fn <0.8即可; 然而,为了避免拖动方向的共振,建议避免振动比为0.4 <fs / fn <0,6(NSc> 2.5和Re <10 ^ 5)。结果,可用条件大大缩小。
d)由于对固有频率的计算方法进行了大幅度修改,因此提高了固有频率的计算精度,并且该值更接近实际固有频率。

共振区域流体诱导振动的共振图


如上所述,由于ASME PTC19.3 TW-2010的标准与JSME S012的标准不同,即使热电偶温度计在ASME PTC19.3 TW-2010的计算结果中可用,产品可能变得不可用当JSME S012计算被执行时。例如,如果在文殊断裂的保护管是以强度计算的,它将在JSME S012中变得不可用,但它可以在ASME PTC19.3 TW中使用。计算方法比较以上在“保护管涡流引起的振动相关强度计算方法比较”中进行了描述。

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