Nevidljivi problem
PTFE izmjenjivač topline koji isporučuje 15% manje topline od njegove projektirane možda neće imati vidljivih problema. Cijevi izgledaju čiste. Pritisak pare je ispravan. Kondenzat se normalno odvodi. Nedostatak performansi je uzrokovan neispravnom distribucijom protoka: neke cijevi primaju puni protok pare dok su druge izgladnjele ili poplavljene. Cijevi koje ne rade golim okom ne mogu se razlikovati od cijevi koje pravilno funkcioniraju.
Infracrvena termografija čini nevidljivo vidljivim. Infracrvena kamera usmjerena na snop PTFE cijevi tokom rada otkriva temperaturu površine svake cijevi. Cevi sa normalnim protokom pare pokazuju ujednačenu temperaturu duž svoje dužine, blisku temperaturi zasićenja parom. Izgladnjele cijevi pokazuju niže temperature. Potopljene cijevi pokazuju oštar temperaturni gradijent na dijelu duž cijevi, gdje se nalazi nivo kondenzata.
Dijagnostička procedura je be-beskontaktna, može se izvesti tokom normalnog rada i pruža trajni zapis slike za poređenje trenda tokom vremena.
Princip termografije
PTFE je djelimično providan za infracrveno zračenje u određenim opsezima talasnih dužina, ali površinska emisivnost PTFE u dugotalasnom infracrvenom (8-14 μm) opsegu iznosi približno 0,85-0,92. Ova visoka emisivnost znači da infracrvena kamera mjeri stvarnu temperaturu površine PTFE cijevi, a ne temperaturu tekućine u njoj.
Cev koja prima adekvatan protok pare ima unutrašnju temperaturu pare od 143 stepena (za paru od 3 bara). Temperatura vanjske PTFE površine, hlađena procesnim fluidom, obično je 10-30 stepeni niža – možda 115-130 stepeni za kupku od 60 stepeni. Temperatura je ujednačena duž cijevi, uz blagi pad od ulaza pare do izlaza kondenzata.
Izgladnjela cijev-koja prima samo dio projektovanog protoka pare-radi na nižoj temperaturi jer je ulaz topline smanjen. Temperatura njegove površine može biti 80-100 stepeni, još uvijek iznad temperature kupke, ali znatno hladnije od pravilno napajanih cijevi.
Potopljena cijev-sa kondenzatom uvučenom u donji dio-pokazuje bimodalni temperaturni profil. Gornji dio ispunjen parom-je vruć (115-130 stepeni). Donji deo ispunjen kondenzatom je hladan (60-80 stepeni), blizu temperature kupatila. Prijelaz između dvije zone je oštar, označavajući nivo kondenzata.
Tabela 1: Infracrveni temperaturni potpisi za uslove cijevi izmjenjivača topline PTFE (3 barg para, 60 stepeni kupka)
| Tube Condition | Profil površinske temperature | Raspon temperature (stepeni) | Izgled termalne slike | Korektivna radnja |
|---|---|---|---|---|
| Normalan protok | Ujednačen, blagi pad po dužini | 115-130 (ulaz), 105-120 (izlaz) | Konzistentna boja; blagi gradijent | Nema |
| Izgladnjeli (nizak protok pare) | Uniforman, ali cool | 75-100 | Tamnije od susjednih normalnih cijevi | Provjerite zaglavlje na blokadu; provjerite dovod pare |
| Poplavljena (sa rezervom kondenzata) | Bimodal: vrući gornji, hladan donji | 115-130 (gornji), 60-80 (donji) | Oštar horizontalni prelaz boja | Provjerite sifon za paru; provjeriti nagib linije kondenzata |
| Blokirano (nema protoka) | Hladno, temperatura blizu kupanja | 60-65 | Isto kao i pozadina za kupanje | Provjerite ima li savijanja cijevi ili blokade krhotina |
| Preopterećen (višak pare) | Vruće, uniformno | 125-140 | Svjetlije od susjednih cijevi | Provjerite ima li predimenzioniranih cijevi ili drugih djelomično blokiranih |
Izvođenje infracrvenog istraživanja
Infracrveno ispitivanje se provodi tokom normalnog rada sa kadom na stalnoj temperaturi. Kamera je postavljena tako da vidi snop cijevi iz ugla koji pokazuje punu dužinu cijevi. Za snopove za uranjanje, ispitivanje se može izvršiti iznad površine rezervoara sa snopom delimično podignutim, ili kroz pristupni otvor ako je dostupan.
Ključni zahtjev je jasna linija vidljivosti na površine cijevi. PTFE cijevi uronjene u neprozirni procesni fluid ne mogu se direktno snimiti. Istraživanje je najefikasnije kada se snop može posmatrati sa djelimično dreniranim rezervoarom ispod nivoa cijevi, ili u vanjskim školjkastim-i-izmjenjivačima sa poklopcima koji se mogu ukloniti.
Anketu bi trebalo ponavljati svake godine i upoređivati sa prethodnim slikama. Trend loše distribucije u razvoju-cijev koja je bila normalna prošle godine i hladna ove godine-ukazuje na progresivno zagađivanje ili nakupljanje krhotina koje treba riješiti prije nego što izazove potpunu blokadu.
Tumačenje slika za PTFE
Niska toplotna provodljivost PTFE-a utiče na interpretaciju termičke slike. Temperaturni gradijent od unutrašnjeg prema vanjskom dijelu stijenke cijevi je strmiji za PTFE nego za metal. Temperatura površine PTFE cijevi je prigušena reprezentacija unutrašnje temperature fluida. Male unutrašnje temperaturne razlike su prigušene na površini.
Ovo prigušenje znači da je infracrvena termografija na PTFE cijevima manje osjetljiva na suptilne varijacije protoka nego na metalnim cijevima, ali glavne anomalije-izgladnjele, poplavljene ili blokirane cijevi-se jasno razlikuju. Temperaturna razlika između normalne i izgladnjele PTFE cijevi je 20-40 stepeni, znatno iznad rezolucije kamere.
Rezime
Infracrvena termografija identifikuje pogrešnu distribuciju protoka u snopovima PTFE izmenjivača toplote mapiranjem površinske temperature pojedinačnih cevi. Normalne epruvete pokazuju ujednačene temperature od 105-130 stepeni. Izgladnjele epruvete su hladnije (75-100 stepeni). Potopljene cijevi pokazuju oštar temperaturni prijelaz na nivou kondenzata. Blokirane cijevi su blizu temperature kupke.
Godišnja infracrvena istraživanja pružaju podatke o trendu koji identifikuju probleme u razvoju prije nego što utiču na proizvodnju. Be-metoda bez kontakta ne zahtijeva prekid procesa kada pristup dozvoljava snimanje površina cijevi.
Inženjerska podrška za procedure infracrvene termografije i interpretaciju slike dostupna je nakon podnošenja konfiguracije paketa, dimenzija cijevi, radnih temperatura i ograničenja pristupa za pozicioniranje kamere.
