Informacje techniczne

Obliczenia wytrzymałości osłon termometrycznych
Karta katalogowa WIKA IN 00.15

Zastosowanie■■ Kalkulacja częstotliwości wzbudzenia jest

matematycznym dowodem wytrzymałości osłon
termometrycznych na naprężenia statyczne
i dynamiczne związane z temperaturą i ciśnieniem pracy.

Specjalne właściwości■■ Obliczenia zgodnie z ASME PTC 19.3 TW-2010 dla

standardowych osłon termometrycznych z materiałuprętowego jako usługa inżynieryjna.
■■ Można uzyskać zalecenia dotyczące zmian
strukturalnych osłony termometrycznej w warunkach

Przedstawienie FEA osłony termometrycznejw przepływie z naprężeniami na końcówcei podstawie.

OpisObliczenia zgodnie z ASME PTC 19.3 TW-2010 możnastosować jedynie do osłon termometrycznych
jednoczęściowych o konstrukcji stożkowej, prostej lubstopniowanej z litych materiałów, jak modele TW10,TW15, TW20, TW25 i TW30.
Wymagane dane procesowe do przeprowadzenia obliczeńzgodnie ASME PTC 19.3 TW-2010 z są następujące:Natężenie przypływuGęstość medium
TemperaturaCiśnienieLepkość dynamiczna 1)

Jednostka SI

Brytyjska

Inne

m/s
kg/m³°C
bar
mm²/s

ft/s
lb/ft³°F
psi
ft/1000s--------cP1) Opcjonalnie dla ASME PTC 19.3 TW-2010

Karta katalogowa WIKA IN 00.15 ∙ 06/2014

Firma WIKA gwarantuje, że obliczenia są wykonywane na
podstawie ASME PTC 19.3 TW-2010. Użytkownik jest
odpowiedzialny za zgodność danych, na których oparte sąobliczenia, z rzeczywistymi danymi procesowymi.
Ogólnie, firma WIKA nie może dać gwarancji na obliczenia
wyników zgodnie z ASME PTC 19.3 TW-2010.Wynikimają charakter informacyjny.
W celu uzyskania zaleceń dotyczących zmian
strukturalnych w przypadku, gdy przekraczane sądopuszczalne wartości graniczne naprężeń, konieczne sąnastępujące dodatkowe informacje:■■ Wewnętrzna średnica króćca montażowego■■ Wysokość króćca montażowego (długość osłonięta)■■ Wewnętrzna średnica i grubość ścian rury (naczynia)

Strona 1 z 6

ASME PTC 19.3 TW-2010
ASME PTC 19.3 TW-2010 obejmuje wyniki obliczeńdynamicznych i statycznych.
W przypadku mediów gazowych, wartość graniczna
częstotliwości rmax = 0,8 zwykle nadal obowiązuje, chociażw nie we wszystkich przypadkach. W mediach płynnych,
w wielu zastosowaniach dla rezonansu w linii obowiązuje
nowo wprowadzona wartość graniczna rmax = 0,4.
Rezonans chwilowy:
Drgania wynikająceGłówny rezonans:
Drgania wynikające z sił wyporuŚrodki zaradcze z wykorzystaniem zmian
strukturalnych, jeżeli przekroczony
zostanie współczynnik częstotliwości rmax
W razie przekroczenia maksymalnej wartości granicznejczęstotliwości, rmax, dla rezonansu chwilowego lub
głównego można jako rozwiązanie zastosować
następujące zmiany strukturalne:a) Skrócenie długości wkładki
Jest to najskuteczniejsza metoda (zalecana przez ASME
PTC 19.3 TW-2010) stosowana w celu poprawy
współczynnika częstotliwości r.

Amplituda drgańb) Zwiększenie średnicy podstawyZwiększenie średnicy podstawy powoduje zwiększenienaturalnej częstotliwości fn co optymalizuje współczynnikczęstotliwości r.

rmax: 0,4 0,5

rmax: 0,8

1

r = fs/fn

Współczynnik częstotliwościOcena wyników dynamicznych jest wykonywana na
podstawie współczynnika tłumienia NSC (Scruton Number
NSC jest bezpośrednio związany z dopuszczalnym
współczynnikiem częstotliwości rmax od częstotliwościwzbudzenia fs do częstotliwości naturalnej fn). Dla mediów
gazowych wartość charakterystyczna NSC > 2,5; dla cieczyzwykle < 2,5.
NSC > 2,5

NSC < 2,5

WytrzymałośćRes < Wytrzymałość Zul.

rmax: 0,4

r = 0,5Rezonans chwilowy

r = fs/fn
0,6

rmax: 0,8

r=1

Rezonans główny

Możliwość zastosowania współczynnika (r < 0,8) jako
wartości granicznej oceny dla ciekłych mediów
procesowych określa się po rozważeniu dopuszczalnychnaprężeń występujących w materiale osłony
termometrycznej w odniesieniu do rzeczywistych naprężeńwystępujących podczas rezonansu. Ponadto wykonywane
są obliczenia wytrzymałości materiału osłony
termometrycznej w odniesieniu do naprężeń
zmęczeniowych w miejscach zgięcia w obszarze
zamontowania osłony termometrycznej. Wyniki statyczne
ASME PTC 19.3 TW-2010 generowane sąz maksymalnego ciśnienia procesowego (zależnego dotemperatury procesowej oraz geometrii osłonytermometrycznej) oraz naprężenia zgięciowego
w obszarze podstawy osłony termometrycznej. Naprężenie
zgięciowe jest powodowane przez przypadkowy przepływ
w osłonie termometrycznej i zależy od osłoniętej długości
króćca kołnierza.
Strona 2 z 6b) Zwiększenie średnicy końcówkiZwiększenie średnicy końcówki powoduje zmniejszenieczęstotliwości fs wirów co optymalizuje współczynnikczęstotliwości r.
d) Pierścienie wzmacniającePierścienie wzmacniające i inne elementy wzmacniającenie są wyposażeniem standardowym. Zastosowaniepierścieni wzmacniających zwykle nie jest zalecane, gdyższtywne wzmocnienie można uzyskać jedynie po
dopasowaniu obwodu pierścienia wzmacniającegoi zamontowanej rury, ASME PTC 19.3 TW-2010 punkty 6-7(e). Na zamówienie klienta mogą zostać zastosowanepierścienie wzmacniające zaprojektowane tak, byzapewnić dopasowanie na obwodzie z przyłączemprocesowym. Osłona termometryczna musi byćzaprojektowana zgodnie z projektem i kryteriami
obliczeniowymi ASME PTC 19.3 TW-2010, a to przekraczazakres ASME PTC 19.3 TW-2010.Operator jest
odpowiedzialny za sztywne wzmocnienie pierścieniaw króćcu co może oznaczać, że będzie konieczne
przerobienie pierścienia. Firma WIKA z zasady nie daje
gwarancji na rozwiązania z pierścieniem wzmacniającym!

Do osłon termometrycznych wieloczęściowych(spawanych w rurze) nie dotyczy ASME PTC 19.3TW-2010. W celu wykonania obliczeń w oparciu
o Dittrich/Klotter należy skontaktować się z firmą WIKA.

Karta katalogowa WIKA IN 00.15 ∙ 06/2014

Wykonanie standardowej kalkulacji naprężeń wg ASME PTC 19.3 TW-2010
Ten uproszczony schemat przedstawia
procedure wykonania standardowej
kalkulacji naprężeń wg ASME PTC 19.3
TW-2010. Schemat jest ważna tylko dla
odchyleń w stosunku do częstotliwości.
Kompletna lista błędnych kodów dostęponajest w instrukcji obsługi WIKA.

Kalkulacja wytrzymałości
osłon termometrycznych
wg PTC 19.3 TW-2010

Ze względu na różne wykonania osłon
termometrycznych w połączeniu z różnymi
parametrami procesowymi standardowa
procedura nie może być stosowana do
obliczeń wszystkich częstotliwości.

Osłona termometryczna
znajduje się poza
zakresem wg PTC19.3 TW-2010Jeśli na podstawie schematu otrzymasz
wynik negatywny. Skontaktuj się z
przedstawicielm firmy WIKA, w celu
uzyskania pomocy, ponieważ w możebędzie wymagane nowe rozwiązanietechniczne.

Skontaktuj się z
przedstwicielm
firmy WIKA w celu
uzyskania pomocy

TakDostępna
specyfikacja dostelitowania, chropowatośćpowierzchni, pierścieni wzmacniający,struktury spiralnej, konstrukcji
stopniowanego otworu u
innych czujników?
Nie

Kalkulacja wytrzmałościrury wg PTC 19.3 TW-2010

TakWynik
pozytywny?
NieSugerowananiedostępna długość(L) > długość króćca +grubość ściany +2" (50 mm)

TakNieUWAGA!
Jeśli występuje sytuacjaz pętli, skontaktuj sięz przedstwicielm firmy
WIKA w celu uzyskania
pomocyDługość niedostępnaLopt zmienić i powtórzyć
kalkulację

Wynik
pozytywny?

TakNieZwiększyć średnicę
końcówki lub podstawy
i powtórzyć kalkulację

Wynik
pozytywny?

Nie

Tak

Kalkulacja osłonytermetryczenejZAKOŃCZONA
Wynik pozytywny

Strona 3 z 6

Karta katalogowa WIKA IN 00.15 ∙ 06/2014

Szczegółowe dane projektoweOkreślenie lokalizacji pierwszego pierścienia
wzmacniającego
Umieszczenie pierścienia wzmacniającego należy obliczyćnastępująco:Wysunięcie króćca montażowego – 25,4 mm (1“)
Na przykład:
Wysunięcie króćca montażowego 355,6 mm (14“). Pierwszypierścień wzmacniający powinien być umieszczony
330,2 mm (13”) od powierzchni czołowej kołnierza.

Wydłużenie krócca montażowego

Długość wydłużeniakróćca
monatażowegoOkreślenie liczby pierścieni wzmacniających i ichumieszczenieJeżeli pierwszy pierścień wzmacniający jest w odległościmniejszej niż 127 mm (5”), konieczny jest tylko jedenpierścień wzmacniający.
Jeżeli pierwszy pierścień wzmacniający jest w odległości
127 mm (5”), lub większej, konieczny jest drugi pierścień
wzmacniający umieszczony w odległości pierwszegopierścienia podzielonej przez dwa. Przy długości dyszypowyżej 762 mm (30”) należy skontaktować się z
przedstawicielem handlowym WIKA.
Przykład nr 2 – dwa pierścienie wzmacniające
Długość króćca– 356 mm (14“) pierścień wzmacniający 1znajduje się w odległości 356 mm (14“) - 25,4 mm (1”) =330 mm (13”). Ponieważ ta liczba jest większa od 127 mm(5”) konieczne są dwa pierścienie wzmacniające. 330 mm(13”)/2 = 165 mm (6,5”).
Pierścień wzmacniający 2 znajduje się w odległości 165mm (6,5“).

Pierścieńwzmacniający 2Pierścień
wzmacniający 1

Przykład nr 2 – jeden pierścień wzmacniający
Długość króćca – 114 mm (4,5“) pierścień wzmacniający 1znajduje się w odległości 114 mm (4,5“) - 25,4 mm (1”) =89mm (3,5”). Ponieważ uzyskana liczba jest mniejsza od127 mm (5”) konieczny jest jeden pierścień wzmacniający.

Karta katalogowa WIKA IN 00.15 ∙ 06/2014

Strona 4 z 6

Typowa instalacja przez króciec montażowySzczegółyluz pomiędzypierścieniem
wzmacniającym awewnętrzną średnicąkróćca≥ 45 mm (1.75 inch)
12,7 mm (½ inch)

patrz "szczegóły"

4-punktowy pierścień"A"długość
stożkowej wkładki
wewnętrznej Ured"A"

ProcesPrzekrój "A"-"A"Oznaczenie zewnętrznej średnicy pierścienia wzmacniającego w oparciu o klasę irozmiar ruryNPSUOM

1"calemmcalemmcalemm

1 ½"2"

Zewnętrzna średnica pierścienia wzmacniającego
SCH.10
SCH.40
SCH.STD SCH.80
SCH.XS
1,107
28,1
1,692
43,0
2,167
55,0

1,059
26,9
1,620
41,1
2,077
52,8

1,059
26,9
1,620
41,1
2,077
52,8

0,967
24,6
1,510
38,4
1,949
49,5

0,967
24,6
1,510
38,4
1,949
49,5

SCH.160
0,825
21,0
1,348
34,2
1,697
43,1

SCH.XXS
0,609
15,5
1,110
28,2
1,513
38,4

Oznaczenie maksymalnej średnicy podstawy w oparciu o rozmiar gwintu i klasy ruryNPSUOM

1"calemmcalemmcalemm

1 ½"
2"

Strona 5 z 6Maksymalna średnica podstawy pierścienia wzmacniającegoSCH.10
SCH.40
SCH.STD SCH.80
SCH.XS
SCH.160
0,938
23,8
1,500
38,1
1,875
47,60,875
22,2
1,375
34,9
1,750
44,50,875
22,2
1,375
34,9
1,750
44,50,813
20,6
1,250
31,8
1,625
41,30,813
20,6
1,250
31,8
1,625
41,3

0,688
17,5
1,125
28,6
1,500
38,1

SCH.XXS
0,500
12,7
1,000
25,4
1,250
31,8

Karta katalogowa WIKA IN 00.15 ∙ 06/2014

Dane techniczne wg ASME PTC 19.3 TW-2010
OznaczenieDługość zanurzeniowa LŚrednica otworu dŚrednica końcówki B
Współczynnik zwężenia B/A
Współczynnik stopniowy B/A dla
B = 12,7 mm
Współczynnik stopniowy B/A dla
B = 22,2 mm
Współczynnik otworu d/BWspółczynnik przekroju L/B
Współczynnik długości Ls/L
Min. grubość ściany (B-D)/dKonstrukcja stożkowa i prosta
Minimalna
Maksymalna
63,5 mm (2,5 inch)
3,175 mm (0,125 inch)
9,2 mm (0,36 inch)
0,58

609,6 mm (24 inch)
20,9 mm (0,825 inch)
46,5 mm (1,83 inch)
1

Konstrukcja stopniowana
Minimalna
Maksymalna
127 mm (5 inch)
6,1 mm (0,24 inch)-

609,6 mm (24 inch)
6,7 mm (0,265 inch)---

0,50,8-

-

0,583

0,875

0,16
23 mm (0,12 inch)

0,71-

20
3 mm (0,12 inch)

0,6-

Oznakowanie

wg ASME PTC
19.3 TW-2010

w karciekatalogowej WIKA

Dlugość zanurzeniowaŚrednica otworu
Średnica końcówkiŚrednica podstawy

LdB
AUBVQ

Jeżeli wymiary osłony termometrycznej, oparteo wymagania klienta lub specyficznego zastosowania,
znajdują się poza wymaganiami ASME PTC 19.3
TW- 2010, obliczenia mogą być stosowane wyłączniew celach informacyjnych.
Dlatego firma WIKA nie może udzielać gwarancji.

Dostarczenie danych obliczeniowych
W przykładach podanych w poniższej tabeli pokazano jaknależy przygotować arkusz Excel z danymi procesowymi
i geometrii do dalszego przetwarzania przez firmę WIKA.
Przykładowa tabela z danymi obliczeniowymi dla 6 punktów pomiarowych
Numer
TAG

06/2014 PL based on 06/2014 D

TW-0301
TW-0303
TW-0305
TW-0307
TW-0309
TW-0311TPvrhoLepkość
Modeldynamiczna w cPWymiary w mm

220
220
235
220
235
400

1,5
1,510
10
30
31,5

23,6
25,7
19,6
13
8,9
31,9w kg/m³
2,4
2,0
6,1
8,9
28,3
10,1

0,013
0,017
0,015
0,014
0,013
0,017

250
250
250
355
355
355

L
Ød
ØA
ØB
Tt

Długość zanurzeniowaŚrednica otworu
Średnica podstawyŚrednica średnicaGrubość końcówkiw °Cw barw m/s

LegendaNr Tag Nr punktu pomiarowego
TTemperaturaPCiśnienievNatężenie przepływu
rhoGęstość medium procesowego

TW10TW10TW10TW10TW10TW10LNID
NLTypØd
8,58,58,58,58,58,5ØA
25
25
25
25
2525

ØB
19
19
19
19
19
19

Tt

6,46,46,46,46,46,4NID

38,338,338,338,338,338,3

NL

220
220
220
220
220
220

Materiał(EN)1.44351.44351.44351.45711.45711.4571

Wew. średnica króćca
Długość króćca
Osłona termometryczna WIKA

© 2004 WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG. Wszelkie prawa zastrzeżone.
Specyfikacje podane w niniejszym dokumencie przedstawiają dane techniczne aktualne w momencie wydruku.
Zastrzegamy sobie prawo do wykonywania zmian niniejszych specyfikacji i materiałów.

Karta katalogowa WIKA IN 00.15 ∙ 06/2014

Strona 6 z 6

WIKA Polskaspółka z ograniczoną odpowiedzialnością sp. k.
Ul. Łęgska 29/35, 87-800 Włocławek
Tel.: (+48) 54 23 01 100
Fax: (+48) 54 23 01 101
E-mail: info@wikapolska.pl
www.wikapolska.pl