《火力发电厂温度计套管选型导则》

ICSXX.XXX

XXXT/CEC

中国电力企业联合会标准

T/CECXXXX—20XX

火力发电厂温度计套管选型导则

Selectionguidanceforthermowellofthermalpower

plant

20XX-XX-XX发布20XX-XX-XX实施

中国电力企业联合会发布

T/CECXXXX-XXXX

I

T/CECXXXX-XXXX

1范围

本文件提供了火力发电厂工艺管道和压力容器上使用的温度计套管的选型和计算指南，

主要包括温度计套管的型式尺寸、材料选择及验证计算。本文件适用于棒材制造的锥型、直

型和阶梯型温度计套管，包含焊接、螺纹连接和法兰连接的温度计套管。其他行业同类型温

度计套管也可参照使用。

本文件不适用于采用管道制造或有特殊表面结构设计（例如，有凸起或螺旋状表面）的

温度计套管，也不适用于表面喷涂、堆焊、根部或端部拼接等工艺制造的温度计套管。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期

的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改单）适用于本文件。

GB150.2-2011压力容器第2部分：材料

GB/T19901温度计检测元件的金属套管实用尺寸；

DL/T752火力发电厂异种钢焊接技术规程

DL/T869火力发电厂焊接技术规程

DL/T5054-2016火力发电厂汽水管道设计规范

ASMEB31.1-2020PowerPiping

ASEMBPVC.CC.BPV-2021CodeCasesBoilerandPressureVessel

ASMEPTC19.3TW-2016Thermowells

IAPWS-IF97IndustrialFormulation1997fortheThermodynamicPropertiesof

WaterandSteam

3术语和定义

下列术语、定义和符号适用于本文件。本文件中单位采用国际单位制（SI）。

3.1套管根部直径outerdiameteratrootofthermowell

温度计套管靠近�支撑面或根部的直径，单位m。

3.2投影面积projectedarea

温度计套管��浸入流体部分在垂直于流动方向的投影面积，单位m2。

3.3套管端部直径outerdiameterattipofthermowell

温度计套管端部�直径，单位m。

3.4套管根部倒角半径filletradiusatthebaseofthermowell

温度计套管根部的倒�角半径，单位m。

3.5套管阶梯处倒角半径filletradiusattherootofthereduced-diameterlengthofa

step-shankthermowell

��

阶梯型温度计套管截面变化处的倒角半径，单位m。

3.6稳态阻力系数coefficientforsteady-statedragpressure

温度计套管稳定状��态下的阻力系数，无量纲。

1

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3.7振荡阻力系数coefficientforoscillating-drag(in-linewithflow)pressure

温度计套管沿流动��方向的振荡阻力系数，无量纲。

3.8振荡升力系数coefficientforoscillating-lift(transversetoflow)pressure

温度计套管沿流动��方向横向的振荡升力系数，无量纲。

3.9腐蚀裕量corrosionallowance

温度计套管�材料的腐蚀裕量，单位m。

3.10横截面外径outsidediameter

温度计套管任�意横截面的直径，单位m。

3.11平均直径averagediameter

温度计套管的��平均直径，单位m。

3.12内孔直径borediameter

温度计套管�内孔直径，单位m。

3.13弹性模量modulusofelasticity

温度计套管�材料的弹性模量，单位Pa。

3.14弹性模量的参考值referencevalueofmodulusofelasticity

弹性模量的参考值，单��位��Pa

3.15流向稳态曳力in-linestaticdragforce

由流体冲击引起的�温�度计套管流向稳态曳力，单位N。

3.16横向动态曳力transversedynamicdragforce

由流体冲击引起�的�温度计套管横向动态曳力，单位N。

3.17横向振荡放大系数magnificationfactorforoscillationstransverse

流体流动方向横向的�温�度计套管振荡放大系数，无量纲。

3.18流向振荡放大系数magnificationfactorforoscillationsin-line

'

流体流动方向的温度�计�套管振荡放大系数，无量纲。

3.19频率frequency

频率，�单位Hz。

3.20近似固有频率approximatenaturalfrequency

温度计套管的近�似�固有频率，Hz。

3.21共振频率resonancefrequency

�

修正后的温�度�计套管共振频率，单位Hz。

3.22固有频率naturefrequency

理想支撑情�况�下的温度计套管固有频率，单位Hz。

I2

T/CECXXXX-XXXX

3.23涡旋脱落频率vortexsheddingfrequency

涡旋脱落频率，单��位Hz。

3.24截面减小处应力系数coefficientforstressatbaseofareduced-diametershank

��

阶梯型温度计套管截面�减小处应力系数GRD，无量纲。

3.25支撑处应力系数coefficientforstressatsupportpoint

温度计套管支撑处�应�力�系数，无量纲。

3.26应力系数eitheror

应力系数，��代表�或��中�的��任意一个，无量纲。

3.27流体质量修正系�数�����factortoaccountforaddedfluidmass

流体质量修正系数，�无�量,�纲。

3.28检测元件质量修正系数factortoaccountforaddedsensormass

温度检测元件质量修正系�数�，,�无量纲。

3.29支撑挠性系数frequencyfactor

考虑支撑或基础�挠�度对温度计套管固有频率影响的修正系数，无量纲。

3.30频率修正系数frequencyfactor

考虑与等截面实�心�梁模型偏差的修正系数，无量纲。

3.31截面惯性矩momentofinertiaofcrosssection

截面惯性矩，�单位m4。

3.32转动刚度rotationalstiffness

温度计套管�支�撑点的转动刚度，单位N.m/rad。

3.33应力集中系数stressconcentrationfactor

应力集中系数，�无�量纲。

3.34非支撑长度unsupportedlength

从温度计套管�端部到支撑平面的长度，单位m。

3.35遮蔽长度lengthofthethermowellshieldlengthfromfluidflow

从套管支撑�面�沿轴向被其他结构遮蔽而不受流体作用的长度，单位m。

3.36变截面后套管长度lengthofreduced-diametershank

阶梯型温度计套管变�截�面后到端部的长度，单位m。

3.37弯矩bendingmoment

弯矩，�单位N.m。

3.38曳力弯矩bendingmomentfordrag，either,,or

曳力弯矩，�代�表稳态曳力弯矩，振荡曳力弯矩�，�或�升�力弯�矩�中的任意一个，单

������3

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位N.m。

3.39单位长度质量massperunitlength

均匀截面温度计�套管的单位长度质量，单位kg/m。

3.40斯德努哈尔数Strouhalnumber

斯德努哈尔数，�无�量纲。

3.41Scruton数或质量阻尼系数Scrutonnumberormassdampingfactor

Scruton数或质量阻尼系数，无�量��纲。

3.42工作压力operatingpressure

工作压力，�单位Pa。

3.43允许外部压力allowableexternalpressure

温度计套管的允�许�外部压力，单位Pa。

3.44稳态曳力aerodynamicforce

温度计套管�单�位投影面积的稳态曳力，单位Pa。

3.45振荡曳力oscillating-dragforce

温度计套管�单�位投影面积上的振荡曳力，单位Pa。

3.46法兰式温度计套管的设计压力designpressureforflangesupportingthermowell

法兰式温度计套管的设计压力，�单�位Pa。

3.47振荡升力oscillating-liftforce

温度计套管�单�位投影面积上的振荡升力，单位Pa。

3.48单位投影面积上的作用力either,,or

温度计套管单位投影面积上的��作用力，�代�表��，��，或中的任意一个。

3.49外部压力等级externalpressurerating������

温度计套管外部�压�力等级，单位Pa。

3.50端部允许压力allowablepressureoftip

温度计套管端部�的�允许压力，单位Pa。

3.51套管半径piperadius

温度计套管�半�径，单位m。

3.52横向共振系数liftresonance

涡旋脱落频率与�固有频率的比值，无量纲。

3.53流向共振系数in-lineresonance

'

两倍涡旋脱落频�率与固有频率比值，无纲量。

3.54雷诺数Reynoldsnumber

��

I4

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雷诺数，无量纲。

3.55最大许用应力maximumallowableworkingstress

工作温度下的最�大许用应力，单位Pa。

3.56轴向压应力axialpressurestress

轴向压应力，�单�位Pa。

3.57稳态曳应力steady-statedragstress

由流体冲击引�起�的稳态曳应力，单位Pa。

3.58振荡曳应力oscillating-dragstress

由流体冲击引�起�的振荡曳应力，单位Pa。

3.59疲劳极限fatigueendurancelimit

高循环极限�下�的疲劳极限，单位Pa。

3.60振荡升应力oscillating-liftstress

由流体冲击引�起�的振荡升应力，单位Pa。

3.61径向压应力adialpressurestress

径向压应力，�单�位Pa。

3.62剪切应力shearstress

剪切应力，�单�位Pa。

3.63切向压应力tangentialpressurestress

切向压应力，�单�位Pa。。

3.64纵向应力longitudinalstress

温度计套管的��纵向应力，单位Pa。

3.65工作温度operatingtemperature

工作温度，�单位℃

3.66环境温度ambienttemperature

环境温度，�单�位℃

3.67端部最小厚度minimumtipthickness

温度计套管端部�的最小厚度，单位m。

3.68流体流速processfluidvelocity

流体流速，�单位m/s。

3.69流向共振临界流速fluidvelocitythatexcitesthein-lineresonance

激发温度计套管流动�方��向共振的流体临界流速，单位m/s。

3.70流体比容specificvolume

�5

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流体比容（密度的倒数），单位m3/kg。

3.71径向距离distancefromthermowellaxis

温度计套管�外表面到轴心的距离，单位m。

3.72轴向距离distancefromthethermowellrootalongthethermowellaxis

沿温度计套�管轴向从端部到支撑面的距离，单位m。

3.73温度计套管根部到应力计算平面距离distancefromthethermowellroottotheplane

温度计套管根部到应力计算平面的距离，��单位m。

3.74平均热膨胀系数averagecoefficientofthermalexpansion

温度计套管的平均�热膨胀系数，单位m/(m.k)。

3.75动力粘度dynamicfluidviscosity

动力粘度，�单位Pa.s。动力粘度通常使用单位为厘泊，缩写为cP，1cP=10-3Pa.s。

3.76运动粘度kinematicfluidviscosity

运动粘度，�单位m2/s。

3.77流体密度fluiddensity

流体密度，�单位kg/m3。

3.78套管材料密度massdensityofthethermowellmaterial

温度计套管材料�的�质量密度，单位kg/m3。

3.79温度检测元件密度averagedensityofatemperaturesensor

温度检测元件的平均�密�度，单位kg/m3。

3.80阻尼系数dampingfactor

阻尼系数，�无量纲数

3.81角速度

角速度，�单�位r�a�d/�s。�

3.82角位移angulardisplacement

角位移，�单�位rad。

I6

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4结构和尺寸

4.1结构

图1显示了温度计套管的的结构和一些特性尺寸。典型的温度计套管连接方式包括:螺纹、

焊接和法兰连接，见图2、图3和图4。

4.2尺寸范围

图1中虚线显示的支撑面位置应按以下规则确定：

(a)温度计套管的法兰、承插焊管座、或螺纹的机械结合处；

(b)温度计套管与工艺管道或容器的焊缝处；

本文件对于圆柱形和锥形温度计套管尺寸范围在表1给出。阶梯型温度计套管的尺寸范围在

表2中给出。

计算应使用公称尺寸，温度计套管的L和Ls值应满足±1%的制造公差，A、B、d值应满

足±3%制造公差，t值不允许有负偏差。如果A、B、d的制造公差不满足要求，应按照6.2

的要求计算。如果L和Ls的制造公差不满足要求，应将L和Ls的公称尺寸加上各自的制造

公差计算。

温度计套管的表面粗糙度宜不低于Ra6.3。

图1温度计套管尺寸示意图

7

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图2直型温度计套管示意图

I8

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图3锥型温度计套管示意图

表1直型和锥型温度计套管尺寸范围

描述符号最小尺寸最大尺寸

非支撑长度L63.5mm609.6mm［注］

内孔直径d3.175mm20.955mm

端部直径B9.2mm46.5mm

锥度比B/A0.581

孔径比d/B0.160.71

纵横比L/B2/

壁厚(B-d)/23.0mm/

端部厚度t3.0mm/

注：非支撑长度大于最大尺寸时，本文件的计算方法仍然有效，但只适用于整体棒材钻孔的套管。

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图4阶梯型温度计套管示意图

表2阶梯型温度计套管尺寸范围

描述符号最小尺寸最大尺寸

非支撑长度L127mm609.6mm

内孔直径d6.1mm6.7mm

直径比

B/A0.50.8

(B=12.7mm)

直径比

B/A0.5830.875

(B=22.23mm)

长度比Ls/L00.6

壁厚(B-d)/23.0mm/

端部厚度t3.0mm/

允许的端部直径［注］

端部直径B12.7mm或22.23mm

注：端部直径B不在本表要求的尺寸范围内时，除固有频率计算外，本文件的其他计算方法仍然

适用。

I10

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4.3温度计套管选型

4.3.1火力发电厂应用中，温度计套管可按照以下原则选择：

（a）风烟道测温元件宜采用尺寸不小于50mm的螺纹或法兰连接的阶梯形温度计套管；

（b）高温高压和中温中压介质测温元件宜采用直焊式或承插焊锥形温度计套管；

（c）低温低压介质测温元件宜采用螺纹、法兰或承插焊连接的直形、锥形、阶梯形温

度计套管；

4.3.2工艺管道或压力容器上工厂化加工预留的温度计套管外露部分不宜超过150mm，以防止

运输过程中被损坏。工艺管道或压力容器安装有保温层时，采用延长管将测温元件电气接口

位置露出保温层，电气接口位置距离保温层表面的距离应不少于50mm。

4.3.3测温元件保护套管在管道、设备上的插入深度，应根据具体工况计算确定。

5材料

5.1温度计套管材料的选择应考虑以下因素：

（a）介质特性

（b）压力

（c）温度

（d）流速

（e）应用场合

（f）可焊接性

5.2温度计套管材料的选择应满足强度及耐腐蚀性要求。

5.3温度计套管材料应采用实心棒材。

5.4工艺管道或压力容器材质为合金钢时，温度计套管宜选用与管道或压力容器同材质的合

金钢；工艺管道或压力容器材质为碳钢时，温度计套管可选用奥氏体不锈钢；

5.5温度计套管与管道或压力容器焊接材料的选用及相关技术要求应符合现行标准《火力发

电厂焊接技术规程》DL/T869及《火力发电厂异种钢焊接技术规程》DL/T752的有关规定。

5.5火力发电厂温度计套管常用材料许用应力和弹性模量见：

附录A（资料性）：火力发电厂温度计套管常用材料许用应力表；

附录B（资料性）：火力发电厂温度计套管常用材料弹性模量表

11

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6计算

6.1通用要求

6.1.1温度计套管应能承受各种工况下流体静压引起的静态作用力，以及流体冲击、湍流和

涡旋引起的动态作用力。

6.1.2本文件不考虑温度计套管所在管路系统振动产生的作用力。

6.1.3温度计套管应满足机械强度和温度检测元件热响应时间的要求。提高温度计套管的机

械强度和温度检测元件的热响应时间的方法如下。

a)提高温度计套管机械强度但对温度检测元件热响应时间影响最小的方法：

套管支撑面采用更大的倒角半径；

套管支撑面远离焊缝或焊接热影响区域；

避免螺纹安装。

b)提高温度检测元件热响应时间但对温度计套管机械强度影响最小的方法：

减小温度计套管与温度检测元件的间隙；

管道外部设保温层以减小沿温度检测元件轴向的热通量。

6.2腐蚀和侵蚀

对于无法避免腐蚀和侵蚀的应用环境，温度计套管计算时应包含腐蚀裕量c，套管的最

大允许外部压力和流速要按照以下三种尺寸分别进行计算，结果取最小值。

a)温度计套管的公称尺寸；

b)温度计套管端部厚度t和根部直径A分别减少c，其他尺寸同a)；

c)温度计套管端部厚度t和端部直径B分别减少c，其他尺寸同a)。

x

v

Y横向力

力

向

流

涡旋下游

图5温度计套管的流致应力

6.3温度计套管的流致应力

6.3.1流致应力

如图5所示，流体作用在温度计套管上的力表现为沿流动方向（y）的曳力和垂直与流动

方向（x）的升力，可作用在温度计套管轴向的合力可按公式（1）计算：

(1)

沿流体流动方向的力称�为(�“)=流向��力+”�，�si垂n 直2于��流�动�方+向�1的co力s 称��为��“横向力”。

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6.3.2力的幅度

力的幅度为温度计套管单位投影面积上的作用力与投影面积的乘积：

����(2)

式中：��=������=������=����

下标——稳态曳力

下标——振荡曳力

�

下标——振荡升力

�

、或可按公式（3）计算：

�

������(3)

121212

式中：��=2������=2������=2����

、、为常数

——流体速度

������

——流体密度

�

对整个温度计套管投影面积上的作用力求和，同时根据温度计套管端部涡旋脱落速率，

�

保守估计温度计套管受到的激励力和弯曲应力，从而评估温度计套管应力失效的条件。

6.3.3温度计套管计算时应使用最大流速的数值。

6.3.4低速流体

如果能同时满足以下条件，温度计套管选型时不必核算频率限制和应力限制：

a)流体最大速度小于0.64m/s；

b)温度计套管尺寸满足以下条件：

；

；

A−D≥9.55mm

。

L≤0.61m

c)温度计套管材料满足和；

A≥B≥12.7mm

d)温度计套管材料不受应力腐蚀和脆化。

S≥69MPaS�≥21MPa

符合以上条件的温度计套管应核算流体静压限制。

6.3.5脉动流体

脉动流体的速度变化频率与套管的固有频率成倍率关系时，脉动流会激发温度计套管的

共振，设计时宜考虑脉动流导致温度计套管失效的可能。

6.4斯德努哈尔数，阻力系数和升力系数

6.4.1斯德努哈尔数

在流体横向流动作用下，温度计套管上的涡旋脱落会产生周期性的作用力。涡旋脱落的

频率可按公式（4）计算：

��(4)

���

斯德努哈尔数作为雷诺数的函��数=，2�计=算�公��式如下：

����

13

T/CECXXXX-XXXX

当

0.22(1−22/��)   22≤��<1,300

2(5)

0.213−0.0248log10 (�当�/1,300)

�3

�=当5

+0.0095log10 (��/1,300)1,300≤��<5×10

57

公式（5）中雷诺0数.22按   公 式（6）计算：5×10≤��<5×10

或(6)

�����

式中：��=���=�

——动力粘度

——运动粘度

�

——流体密度

�

如果流体粘度值无法确定，可根据以下近似公式确定斯德努哈尔数：

�

(7)

6.4.2阻力和升力系数��≅0.22

公式（3）中的稳态阻力系数、振荡阻力系数和和振荡升力系数为：

(8)

��=1.4

��=0.1

6.5固有频率��=1.0

6.5.1横向振动的固有频率

温度计套管横向振动的固有频率与以下参数相关：

——温度计套管材料的弹性模量；

——单位长度质量；

——剪切力和旋转惯量；

——支撑挠性；

——流体附加质量；

——温度检测元件附加质量。

6.5.2有限元方式

温度计套管的固有频率可用有限元方式计算，计算结果可与6.5.3的结果比较确认。

6.5.3计算和修正系数

步骤1.计算温度计套管的平均直径。对于直型温度计套管就是套管直径；对于锥

型温度计套管，；对于阶梯型温度计套管，。

����

步骤2.计算温度计套管的近似固有频率，公式如下：

��=(�+�)/2��=A

(9)

2

1.875𝐸1/21

式中：2

��=2���

——工作温度下的弹性模量

——截面惯性矩，等于

�

——温度计套管非支撑长度44

��(��−�)/64

——温度计套管单位长度的质量，等于

�

22

����(��−�)/4

I14

T/CECXXXX-XXXX

步骤3.计算修正系数,用于修正与等截面实心梁模型的偏差。

对于直型或锥型温度计套管，公式如下：

��

(10)

2

0.991+(1−�/�)+(1−�/�)

31−0.8�/��

式中：��=1+1.1��/�

——套管根部直径

——套管端部直径

�

——套管的平均直径，等于

�

——内孔直径

��(�+�)/2

对于阶梯型温度计套管，内孔直径为6.6mm，端部直径为12.7mm或22.2mm时，公式如

�

下：

−�−�−1/�

��=�1+�2(11)

�1=�1(�/�)+�2��/�+�3(�/�)+�4

�2=�5(�/�)+�6��/�+�7(�/�)+�8

参数见表3，其中的参数不允许插�=值计�9算(�。/�对)+于�其10他尺寸温度计套管的修正系数，

可用合适的梁模型或有限元方法来确定。

����

表3阶梯型温度计套管固有频率计算参数

参数

���=��.����=��.���

�11.4101.407

�2-0.949-0.839

�3-0.091-0.022

�41.1321.022

�5-1.714-2.228

�60.8651.594

�70.8611.313

�81.0000.362

�99.2758.299

对于且�10的温度计套-7管.466可近似取值1.0-。5.3对7于6或的温

度计套管，的值根据套管锥度、孔径以及阶梯截面直径确定。

�/�>10�=����/�≤10A≠B

步骤4.计算流体附加质量修正系数，公式如下:

��

��,�(12)

�

或者，对于蒸汽或类似的低密度介��质,�，=取1−2��；对于液态水，取；对

于高密度液体，的值可以更低（例如，当温度计套管的质量密度为8,000kg/m3，对于

��,�=1.0��,�=0.94

密度1,600kg/m3的液体，）。

��,�

步骤5.计算温度检测元件附加质量修正系数，公式如下:

��,�=0.9

��,�(13)

��1

2

式中是套管内温度检测元件的�平�,�均=密1度−。2��对于��矿/�物−1绝缘铠装温度检测元件，在缺少温

度检测元件密度数据时，可取值。

��

步骤6.理想刚性支撑的温度计套管的最低阶3固有频率可按公式（14）计算：

��=2,700��/�

15

T/CECXXXX-XXXX

(14)

6.6支撑挠性系数��=����,���,���

由于温度计套管支撑并非理想刚性支撑，考虑支撑挠性系数，温度计套管共振频率

可按公式（15）计算：�

����

(15)

�

支撑挠性系数可按公式（16）计算：��=����

(16)

44

1��−�

2

式中：��=1−��/�32�[1+1.5(�/�)]

——套管根部直径

——套管根部倒角半径

�

——温度计套管材料的弹性模量

�

——温度计套管材料的转动刚度

�

——温度计套管非支撑长度

��

如果无法得知温度计套管根部倒角半径，或温度计套管支撑面上没有清晰的倒角形状时

�

（例如，图6中的承插焊和直焊式温度计套管），温度计套管根部倒角半径取值为0。

转动刚度与温度计套管支撑面的角位移和弯矩M相关联，公式如下：

�

����(17)

对于外径为，弹性模量为的均匀圆�截�∙面��梁=，�可按公式（18）计算：

�

���(18)

��3

由于温度计套管的基础支撑挠性主要�取�决=于0.7套87管2根部直径，公式（16）中的可由替

换，将近似为0.99，支撑挠性系数可按简化公式（19）计算：

���

444

�−����(19)

(�/�)

2

6.7非支撑长度，直径和倒角半径��=1−(0.61)[1+1.5(�/�)]

温度计套管的非支撑长度等于套管端部到支撑面的距离。

a)法兰连接的温度计套管，非支撑长度等于从套管端部到法兰面的距离；

�

b)螺纹连接的温度计套管，非支撑长度等于从套管端部到第一道啮合螺纹的距离。由于

螺纹连接比其他连接方式更具挠性，其安装挠性系数应按公式（20）计算：

）(20)

套管支撑处直径A等于温度计套管在��螺=纹1起−始0.位9(置�/的�外径，倒角半径取b=0。

c)承插焊温度计套管，非支撑长度等于从套管端部到套管焊接点的距离。支撑处直径A

等于温度计套管过渡到焊接环处的直径，倒角半径取值为0。

d)直焊式温度计套管，非支撑长度取决于温度计套管插入深度和熔焊深度，应根据焊缝

�

和位置公差取最大值。支撑处直径等于温度计套管焊缝处的直径，倒角半径取值为0。

e)带支撑环的温度计套管。采用支撑环或其他过盈配合的支撑方式超出了本文件范围，

��

不适用于本文件提供的计算方法。

图6中的b）和c)，温度计套管的支撑面位于焊缝处，套管和接管座之间的存在间隙，类

似于温度计套管根部存在一条裂缝，这会降低温度计套管的疲劳强度。当温度计套管的最大

I16

T/CECXXXX-XXXX

允许流速受限于疲劳强度时，不宜采用承插焊方式。

非支撑长度非支撑长度

a)螺纹式温度计套管d)法兰式温度计套管

非支撑长度非支撑长度

焊接环

b)承插焊温度计套管e)环松套法兰温度计套管

非支撑长度非支撑长度

焊接环

套管与接管座底部预留间隙

c)承插焊温度计套管f)直焊式温度计套管

图6温度计套管的非支撑长度

6.8频率限制

6.8.1通用要求

当温度计套管插入流体，脱落的涡旋在温度计套管上产生如下两种力：

a)振荡升力，垂直于流动方向，频率

b)振荡曳力，沿流动方向，频率

��

当流速增加时，涡旋脱落频率呈线性增加，作用力的大小随流速的平方增加。如果温

2��

度计套管的共振频率与或重叠，则会发生共振，导致套管或温度检测元件失效。另外，

��

考虑共振锁定现象，在图7的灰色区域内锁定现象会引起温度计套管共振，不宜在锁定区域

��2��

内使用温度计套管。

流向曳力

率

频

横向升力

固有频率

共振点

锁定区域

流体速度

图7温度计套管共振激励示意图

17

T/CECXXXX-XXXX

cc

fs=0.4fnfs=0.8fn

流向共振横向共振

幅

振

流体速度

图8温度计套管振幅响应曲线

6.8.2低密度气体的频率限制

对于密度足够低且雷诺数的流体，温度计套管本身的阻尼足够抑制涡旋脱落引

起的流向振动。Scruton数是影响涡激5振动的重要因素，可按公式（21）计算：

��<10

(21)

22

式中：���=����/�1−(�/�)

——温度计套管的阻尼系数，可保守取值为0.0005。

如果且，温度计套管的流向共振被抑制，共振频率应满足以下限制

�

条件：5

���>2.5��<10

(22)

�

如果或，应采�用�<6.08.8.3��给出的频率限制条件。

如果且5，温度计套管的流向和横向共振都被抑制，涡旋脱落频率

���≤2.5��≥10

不受公式（22）的限制，但这5种情况宜考虑温度计套管的高阶共振。

���>64��<10��

6.8.3一般情况的频率限制

一般情况下，应按照以下四个步骤确定温度计套管的频率限制：

步骤1.如果阻尼系数已知，在流向共振条件下放大系数。否则，取流向共振

放大系数的上限值。流向共振条件下'，根据公式（30），横向共振

��=1/(2�)

放大系数为4/3。�

1/(2�)=1,000��=0.5��

如果斯德鲁哈尔数根据公式（5）计算得出，则