Kako detektirati curenje cijevi pomoću termovizijske kamere tijekom rada?

PTFE školjka-cijevni izmjenjivač topline radi i postoji sumnja na sićušno unutarnje curenje cijevi. Konvencionalan način je zaustaviti proces, isprazniti jedinicu i testirati je tlakom. Ali osjetljiva ručna termovizijska kamera usmjerena na vanjsku stranu metalne ljuske često može uočiti nevidljivi toplinski duh curenja dok izmjenjivač još uvijek radi. Hladna tekućina koja curi iz rupice unutar cijevi stvara lokaliziranu, neuobičajeno hladnu točku na vanjskoj stijenci školjke – izdajničku hladnu točku u moru inače jednolike topline.

Kako pronaći skriveno curenje cijevi pomoću termalne slike
Princip termovizijske detekcije curenja dijagnostike PTFE izmjenjivača je jednostavan. U standardnom ljuskasto-cijevnom izmjenjivaču topline, stijenke cijevi dijele dvije tekućine. Jedna tekućina (obično toplija ili hladnija procesna struja) prolazi kroz cijevi dok druga tekućina prolazi preko strane ljuske. Vanjska površina školjke općenito ima gladak i relativno ujednačen profil temperature s malim promjenama zbog položaja pregrada, ulaznih/izlaznih mlaznica i prirodne konvekcije.

Ako jedna PTFE cijev ima curenje ili pukotinu, tekućina u cijevi će teći u stranu školjke. Ako je tekućina na strani cijevi pod višim tlakom (što je često da bi se spriječila kontaminacija-strane školjke), tekućina koja curi izlazi iz rupe i udara u susjedne cijevi ili izravno na unutarnju stijenku školjke. Ova lokalizirana struja tekućine ima drugačiju temperaturu od tekućine na strani -zakupljene ljuske. Temperaturna razlika može biti niska od 2-5 stupnjeva i visoka od 20-30 stupnjeva, ovisno o procesu.

Metalna stijenka školjke vrlo je dobar vodič topline. Područje kontakta tekućine koja curi s unutarnjom površinom ljuske brzo dostiže temperaturu tekućine koja curi. To se promatra izvana putem osjetljive termovizijske kamere (koja se ponekad naziva infracrvenom ili IR kamerom) kao lokalizirana, postojana hladna točka (ili vruća točka, ako je tekućina koja curi toplija od tekućine na strani školjke). Točka je obično vrlo mala (promjera nekoliko centimetara) i njezino točno mjesto je točka gdje mlaz udara u unutrašnjost školjke.

Postupak toplinskog skeniranja: Terenski postupak korak-po-korak
Toplinsko snimanje je brza i ne-invazivna metoda koja se može izvesti dok izmjenjivač radi punim kapacitetom i bez potrebe za ispuštanjem bilo kakve tekućine ili de-spuštanjem tlaka iz sustava. Zalažemo se za sljedeći postupak.

1. Očistite površinu izmjenjivača
Vanjska površina školjke mora biti čista, suha i bez izolacije (barem u području koje se skenira). Izolacija se može privremeno ukloniti u traci ili prozorčiću. Lažne toplinske refleksije mogu uzrokovati krhotine, ulje ili voda na površini školjke ili stvarna temperatura može biti skrivena. Sve što je potrebno je jednostavno brisanje suhim ručnikom.

2. Odaberite odgovarajuću termalnu kameru
Preporučeno: termalna kamera visoke-razlučivosti s toplinskom osjetljivošću (NETD) manjom od ili jednakom 0,05 stupnjeva (50 mK). Kamere s nižom-cijenom (npr. . 0.10 stupanj osjetljivosti) ipak mogu otkriti veća curenja, ali će propustiti manje temperaturne varijacije. Vidno polje kamere treba odgovarati veličini izmjenjivača; uobičajena leća od 24 stupnja dovoljna je za većinu veličina školjki (300–1000 mm). Postavite emisivnost na 0,95 za obojeni ili blago korodirani ugljični čelik ili 0,85 za sjajni nehrđajući čelik.

3. Skenirajte cijelu površinu ljuske
Operater je podalje od opasnosti i polako pomiče kameru duž duljine školjke, po mogućnosti oko cijelog kruga. Mlazovi curenja obično se susreću blizu rezova pregrada i cijevnih listova, uzrokujući višestruke prolaze kako bi se istakla ta mjesta. Skeniranje tipičnog izmjenjivača dužine 3 metra treba 5-10 minuta.

4. Detekcija lokalnih toplinskih anomalija
U normalnom zdravom izmjenjivaču temperatura vanjskog omotača pokazivati ​​će stabilan gradijent - hladnije na ulazu rashladne tekućine i toplije na izlazu.  Propuštanje cijevi uzrokuje oštro, lokalizirano, kružno ili ovalno hladno područje koje ne odgovara prirodnom gradijentu. Spot obično sadrži:

Temperatura 1-5C (ili više) različita od temperature okolne ljuske na istoj aksijalnoj lokaciji.

Dobro-definirana granica često s koncentričnim "haloom" srednje temperature.

Stacionarno stanje koje se ne miče kada se tok procesa mijenja (za razliku od prolaznih učinaka turbulencije).

Termalna kamera vidi sablasni, ledeni potpis skrivenog curenja, oslikan kao tamna, hladna modrica na toploj koži čelične ljuske.

5. Dokument i kontrast
Termalna slika je pohranjena. Ako se otkrije sumnjiva hladna točka, područje se označi na ljusci komadićem krede ili trajnim markerom. 15 da bi se 30 minuta kasnije ponovno skeniralo isto mjesto. U prilog dijagnozi ide činjenica da je hladnoća i dalje prisutna i na istom mjestu. Prolazne temperaturne anomalije (npr. zbog prolaznog mjehurića pare ili lokalnog propuha) brzo će se raspršiti.

6. Izvedite tlačni test s fokusom
Termovizija je alat za provjeru." Ovo ne zamjenjuje testiranje tlaka. Ali otkriva točno mjesto potencijalnog curenja. Tijekom planiranog zatvaranja školjka se ispušta, identificira se sumnjivo područje i pridružena cijev(e) se može pojedinačno ispitati tlakom (npr. blokiranjem jednog kraja i pritiskom zraka dok je potopljen u vodu ili otopinom sapuna). Infracrvena slika vodi tehničara ravno do cijevi koja curi ili barem na malu skupinu cijevi, štedeći sate slijepog testiranja.

Kada je termalno snimanje najtočnije?
Ova metoda se ne odnosi na sve slučajeve. Najbolje raste u sljedećim uvjetima:

Large temperature difference between the tube-side and shell-side fluids. A minimum difference of 5 °C (ideally >10 stupnjeva ) pruža jasan toplinski kontrast. Ako su dvije tekućine gotovo iste temperature, curenje ne pokazuje toplinski potpis.

Tekućina na strani cijevi pod višim tlakom. To jamči da se tekućina koja curi izbacuje dovoljnom brzinom da dosegne stijenku školjke. Ako je strana ljuske pod višim tlakom, curenje će biti prema unutra (tekućina ljuske u cijev), a toplinski potpis može biti na plohi cijevne ploče umjesto na vanjskoj strani ljuske.

Površina školjke čista i neizolirana. Izolacija je toplinska deka koja ublažava lokalizirane temperaturne fluktuacije. Skinite izolaciju s dijela. Ali neki tanki izolacijski materijali niske-gustoće (npr. mineralna vuna) ipak omogućuju dovoljno toplinske vodljivosti do površine za otkrivanje većih curenja.

Stabilno funkcioniranje-stanja. Izmjenjivač mora biti u normalnim radnim uvjetima najmanje 30 minuta prije skeniranja. Prijelazni procesi pri pokretanju mogu generirati nekoliko toplinskih anomalija koje se mogu zamijeniti s curenjem.

Primjeri-stvarnog svijeta i ograničenja
Primjer 1 Hlađenje vruće slane vode rashladnom vodom
Vruća slana otopina (85 stupnjeva) se hladi rashladnom vodom (25 stupnjeva) u PTFE izmjenjivaču na strani cijevi. Dolazi do curenja u cijevi. Voda za hlađenje od 25 stupnjeva curi u slanu vodu od 85 stupnjeva. Ali smjer curenja je prema unutra (cijev prema ljusci). Ova voda za hlađenje ne utječe na stijenku školjke, stoga vanjski dio školjke ostaje na povišenoj temperaturi. Toplinska slika vanjskog dijela školjke ne bi otkrila ovo curenje, jer tekućina koja teče ne dolazi u kontakt s školjkom. Umjesto toga, operater bi trebao skenirati prednju stranu cijevne ploče ili cijevi spojene na stranu cijevi. Ovo naglašava potrebu poznavanja smjera protoka i razlike tlaka.

Primjer 2: Kondenzator na strani hladne cijevi
PTFE izmjenjivač kondenzira zagrijanu paru (120 stupnjeva) na strani školjke, dok hladna rashladna voda (30 stupnjeva) teče na strani cijevi pod višim tlakom. Cijev curi, a hladna voda prska iz rupice na unutrašnjost školjke. Vanjska ljuska ima vidljivo hladno područje koje je dosljedno 5 stupnjeva hladnije od okolne ljuske. Ovo je prava upotreba za termalno snimanje.

Primjer 3: Veliki izmjenjivač, malo curenje
Vrlo malo curenje, na primjer rupica<0.5 mm, may only produce a very little flow rate. The jet may not impinge on the shell wall, but instead become entrained in the shell-side flow and evaporate or mix prior to impingement. In these circumstances the shell does not show detectable thermal anomaly. The method has a sensitivity limit and extremely small leaks may still need a traditional pressure test for identification.

Prednosti u usporedbi s tradicionalnim metodama Aspekt Konvencionalno testiranje tlaka Infracrveno snimanje
Prekid procesa Isključivanje, potreban odvod Ništa (web)
Vrijeme za dijagnosticiranje Minute do sati do dana
Preciznost u otkrivanju curenja Niska (često samo koji red cijevnih ploča) Visoka (može identificirati zonu sudara)
Cijena opreme Niska (manometar, pumpa) Termalna kamera: 5-5k-30k Umjerena
Razina vještine Niska Umjerena (čitanje toplinskih slika)
Sigurnost Potrebno rukovanje tekućinama pod tlakom Nema kontakta, nema rizika
Za tvornicu koja već ima termovizijsku kameru u upotrebi (za električne preglede, ispitivanja vatrostalnih materijala ili drugo prediktivno održavanje), inkrementalni trošak njezinog postavljanja za otkrivanje curenja jednak je nuli. Vrijeme ušteđeno za izostanak nepotrebnog gašenja ili za vrlo kratko gašenje za određeni popravak vrlo brzo vraća investiciju.

Najbolji primjeri iz prakse i tipične pogreške
Nikad ne vjerujte niti jednom skeniranju. Lažna hladna područja mogu biti uzrokovana vanjskim povjetarcem, suncem i susjednim vrućim površinama. Skenirajte u različito doba dana ili iz različitih perspektiva.

"Odmah označite točku na koju sumnjate; upotrijebite-trajni marker za označavanje školjke. Snimite fotografiju u vidljivom svjetlu s termalnom slikom za korelaciju.

Razmatra se geometrija pregrade. Mlazovi curenja obično udaraju u školjku točno nasuprot rezu pregrade jer je smjer strujanja usmjeren oko ruba pregrade. Usredotočite se na ova područja.

Provedite analizu diferencijalne temperature. Mnoge termalne kamere mogu pokazati temperaturnu razliku između referentne točke i sumnjivog mjesta. Razlika od 2 stupnja ili više koja je stabilna značajan je pokazatelj.

Korelirajte s procesnim parametrom. Skroman porast vodljivosti-na strani školjke, pad tlaka-na strani cijevi ili pomak u izlaznim temperaturama mogu poduprijeti nalaz toplinske slike.

Zaključak: gledanje nevidljive topline
Toplinsko snimanje moćan je, ne-invazivan i prediktivni dijagnostički instrument koji omogućuje otkrivanje unutarnjeg curenja u PTFE izmjenjivaču izvana dok je proces u tijeku. Obučeni operater može točno odrediti cijev ili područje cijevi koje treba tretirati tako što će uočiti karakterističnu hladnu točku koju stvara mlaz tekućine koja curi i udara o stijenku školjke. To omogućuje fokusirani, minimalni-popravak zastoja tijekom planiranog prekida rada, a ne slijepo, dugotrajno-traženje. Najmoćnije dijagnostičke oči su one koje mogu vidjeti nevidljivu toplinu. Dodavanje toplinske slike u dijagnostički alat za timove za održavanje PTFE izmjenjivača topline u neprijateljskim kemijskim ili geotermalnim operacijama pretvara misteriozni, spori gubitak performansi u vidljivu, djelotvornu toplinsku kartu skrivenog kvara.