在石油化工生产过程的测量和控制中，温度是最基本的参数之一。按照温度计的感温部分是否与被测介质相接触，温度测量仪表可分为接触式与非接触式两大类。在现代化的石油化工装置中，接触式温度仪表依据测量原理主要分为以下几种：热膨胀式温度计(固体、液体、气体)，热电阻，压力式温度计，热电偶。
由于温度计的感温部分要与被测介质相接触，因此感温部分的保护显得尤为重要。为了保护温度计的感温部分免受测量介质的冲刷和腐蚀，并使得温度仪表的输出能够精确地反映被测介质温度的高低，各种测温仪表均带有套管。
根据ASME PTC 19.3(ASME性能试验规范仪表和仪器补遗-温度仪表)的要求，温度计套管在制造加工前必须进行工艺介质流速状况下的计算，温度计套管的形状和结构形式应该依据介质的温度、压力、密度和流速及所需插入长度而定。影响温度计套管强度的因素有流动引起的振动、流动引起的应力及流动引起的过程压力等。在工艺工况稳定的前提下，流动引起的振动对温度计套管产生的影响最大。下面通过计算来介绍流动引起的振动对温度计套管的影响以及如何减小此影响的方法。
温度计套管性能计算
简谐运动的振动频率是由振动物体本身的性质决定的，所以叫固有频率(fn)。固有频率与物体的密度、外形等物理因素有关。在流体前进的路径上放置一个非流线型的物体，有时会在物体后面发生一个规则的振动运动。1911年，匈牙利科学家卡曼专门研究了这种圆柱背后涡流的运动规律。研究表明，圆柱背后生成的旋涡是交替脱落、在尾流中交叉排列，旋转方向相反的有规则的两行涡列，故称为卡曼涡街。
物体后面放出旋涡的频率称为涡区频率(fw)。涡区频率与物体的形状和流速有关。即
，式中St为斯特罗哈系数，在雷诺数为5×102～15×104的范围内，St基本上是一个常数，对于圆柱体St=0.20；v为流体流速，m/s；d为圆柱直径，m。对卡曼涡街的研究发现，由于柱面上的涡以一定的频率交替脱落，因而柱面压力和切向力也以相同的频率发生规则的变化，产生交变的横向力，如果这个施加在圆柱上的横向交变力与圆柱的固有频率相等，就会引起柱的共振， 使其振幅越来越大直至破坏。
因此，对于温度计套管来说，应使温度计套管的fn和fw满足一定的关系，以避免共振的产生， 防止损坏温度计套管和套管内的传感器。在ASME PTC 19.3中对此做了明确的规定：fw/fn＜0.8[即(温度计套管涡区频率÷温度计套管固有频率)＜0.8]。
1、温度计套管固有频率的计算公式
式中Kf为温度计套管的结构系数(Kf与套管的内径D0，根部直径D1，顶部直径D2有关，决定温度计套管的外形，从而影响套管的固有频率)；L为温度计套管的插入深度，m；E为温度计套管材料在使用温度下的弹性模量；ρ为温度计套管材料在使用温度下的密度，kg/m3。
2、温度计套管涡区频率的计算公式
式中St为斯特罗哈系数，在雷诺数为5×102～15×104的范围内，St基本上是一个常数，对于圆柱体St=0.20；v为流体流速，m/s；B为为温度计套管的结构尺寸系数，一般等于套管根部直径，m。
3、温度计套管性能计算实例
可以利用上面的公式对温度计套管进行计算，昌晖仪表举例说明。
例如，假设一支温度计套管B=25mm，Kf=3.06×10-3，L=550mm，v=27.95m/s，E=1.9×1011Pa，ρ=7916.48kg/m3。在计算时，所有单位都采用国际单位制。
由于fw/fn远大于0.8，根据ASME PTC 19.3的要求，此温度计套管是不符合标准的，若对此不加以改进，将会使温度计套管日后在一种“危险”的状态下工作。可以通过减少温度计套管的插入深度，同时加粗套管根部直径的办法来使fw/fn小于0.8，将插入深度改为L=250mm，根部直径改为B=30mm，则
利用上面的公式可以方便地进行温度计套管性能计算，可使温度计套管在设计、选型过程中更加安全、可靠，从而在实际生产过程中避免事故的发生 。
在石油化工装置的设计过程中，温度仪表的设计、选型数量很多而且地位也很重要。对于温度测量有时也许不像对液位和流量的测量那样丰富多 彩，那么具有挑战性，但对于一个设计工程师而言，不要认为“我们一直是这样做的”便是最合适的、最好的，为了尽可能准确反映流体温度和保护温度计的感温部分免受测量介质对其冲刷和腐蚀，应该对温度计套管在设计、制造加工前必须进行工艺介质流速状况下的计算，从而保证温度仪表安全、准确地投入使用。
作者：汉建德、郭峰、赵琼
