保護管の設計，温度計の設置は気をつけよう

2022 9/27

2021-12-20 2022-09-27

■計装 ▶︎計装設備 ▶温度計の基礎 ▶温度計の保護管，温度計の設置

熱電対温度計や測温抵抗体温度計は適切に設置しないと，測定誤差につながったり，温度計が破損したりと，設備上のトラブルに直結します。

以下，温度計に関する記事です。

温度計の保護管の特徴

保護管を設置する場合に注意しなければならないポイントは4つあります。

熱電対，測温抵抗体は小さく，機械的強度はあまり期待できません。特に測温抵抗体は振動はNGです。シース形というタイプがあり，素線を金属管で保護しているのですが，強度的には少し不安があります。そのため，温度計は保護管と言われる金属管に入れて測定することが多いです。

機械的強度があがり，温度計寿命が延びる
シース形と比較すると，金属管で保護されるため機械的強度が上がります。また測定したい流体に直接温度計が触れないため，温度計自体の寿命が延びます。

応答が遅くなる
測定点が金属管で保護されるため，温度の応答性が悪くなります。応答速度を求める場合は保護管の設置は適切ではありません。保護管内にオイルなどを入れることで応答性を良くする方法もあります。
※空気とオイルの伝熱速度の違いを利用する。

管理しなければならない設備が増える
温度計保護管もずっと使用できるわけではありません。流体により，エロージョン・コロージョンと言った腐食，摩耗などで保護管が減肉してくこともあります。これら保護管もしっかりと設備管理していかなければなりません。

強度計算，共振計算が必要
保護管を使用すれば機械的強度が担保できるわけではありません。配管内の流体の速度や粘度によっては金属管を折損させてしまう可能性もあります。そのため，保護管の強度計算が必要になります。またカルマン渦で保護管が共振してしまい折損するリスクもありますので，問題ないか確認するための複雑な計算が必要になってきます。

と言ったようにここで記載した特徴を見るとデメリットが多いですが，それでも保護管と共に温度計を設置します。

onilog

設備の信頼性や，長寿命化が求められるため，保護管を使用します。設計監理に手間が掛かっても安全な設備にすることが大切です。

温度計の保護管の設計については以下の3点について検討しなければなりません。

使用圧力温度などの流体条件の影響について
使用される圧力温度に耐えられる保護管ししなければなりません。どの機器にも言えることですが，使用する条件を外れると破損腐食の原因になります。

カルマン渦の影響について
保護管は取り付けられた状態では流速により保護管の下流(二次側)にカルマン渦を生じます。この渦は保護管にカルマン振動を発生させ，この振動数と保護管の固有振動数が一致すると共振が発生し，保護管の折損や素子の断線を引き起こします。このカルマン振動が保護管の固有振動以下になるように保護管長と外形寸法を選定する必要があります。