Πώς να εντοπίσετε ένα σωλήνα που έχει διαρροή χρησιμοποιώντας μια κάμερα θερμικής απεικόνισης κατά τη λειτουργία;

Ένας εναλλάκτης θερμότητας κελύφους και σωλήνα PTFE βρίσκεται σε λειτουργία και υπάρχει υποψία για μια μικρή, εσωτερική διαρροή σωλήνα. Η παραδοσιακή προσέγγιση είναι να τερματίσετε τη διαδικασία, να αποστραγγίσετε τη μονάδα και να πραγματοποιήσετε μια δοκιμή πίεσης. Αλλά μια ευαίσθητη, φορητή κάμερα θερμικής απεικόνισης, που στοχεύει στο εξωτερικό του μεταλλικού κελύφους, μπορεί συχνά να δει το αόρατο, θερμικό φάντασμα μιας διαρροής ενώ ο εναλλάκτης εξακολουθεί να λειτουργεί. Το κρύο υγρό που διαφεύγει από μια τρύπα καρφίτσας μέσα σε ένα σωλήνα δημιουργεί ένα εντοπισμένο, ασυνήθιστα κρύο έμπλαστρο στο εξωτερικό τοίχωμα του κελύφους, ένα ενδεικτικό δροσερό σημείο σε μια θάλασσα με κατά τα άλλα ομοιόμορφη ζεστασιά.

Πώς η θερμική απεικόνιση αποκαλύπτει μια κρυφή διαρροή σωλήνα

Η αρχή πίσωΑνίχνευση διαρροής θερμικής απεικόνισης Εναλλάκτης PTFEη διάγνωση είναι απλή. Σε έναν τυπικό εναλλάκτη θερμότητας κελύφους και σωλήνα, δύο ρευστά χωρίζονται από τα τοιχώματα του σωλήνα. Η πλευρά του σωλήνα φέρει το ένα ρευστό (συχνά το θερμότερο ή ψυχρότερο ρεύμα διεργασίας) και η πλευρά του κελύφους μεταφέρει το άλλο ρευστό. Η εξωτερική επιφάνεια του κελύφους κανονικά εμφανίζει ένα ομαλό, σχετικά ομοιόμορφο προφίλ θερμοκρασίας, με μικρές διακυμάνσεις που προκαλούνται από τις θέσεις του διαφράγματος, τα ακροφύσια εισόδου/εξόδου και τη φυσική μεταφορά.

Όταν ένας μεμονωμένος σωλήνας PTFE εμφανίζει διαρροή από οπή καρφίτσας ή ρωγμή, το υγρό μέσα σε αυτόν τον σωλήνα διαφεύγει στην πλευρά του κελύφους. Εάν το υγρό από την πλευρά του σωλήνα βρίσκεται σε υψηλότερη πίεση (που είναι σύνηθες για την αποφυγή μόλυνσης από την πλευρά του κελύφους), το υγρό που διαρρέει εκτοξεύεται από την οπή και προσκρούει σε παρακείμενους σωλήνες ή απευθείας στο εσωτερικό τοίχωμα του κελύφους. Αυτό το εντοπισμένο ρεύμα ρευστού έχει θερμοκρασία που είναι διαφορετική από το υγρό στην πλευρά του κελύφους. Η διαφορά θερμοκρασίας μπορεί να είναι τόσο μικρή όσο 2–5 μοίρες ή 20–30 μοίρες, ανάλογα με τη διαδικασία.

Το τοίχωμα μεταλλικού κελύφους μεταφέρει τη θερμότητα πολύ αποτελεσματικά. Η περιοχή όπου το υγρό που διαρρέει αγγίζει την εσωτερική επιφάνεια του κελύφους προσλαμβάνει γρήγορα μια θερμοκρασία κοντά σε αυτήν του υγρού που διαρρέει. Από το εξωτερικό, μια ευαίσθητη κάμερα θερμικής απεικόνισης (που ονομάζεται επίσης κάμερα υπερύθρων ή υπερύθρων) το ανιχνεύει ωςεντοπισμένο, επίμονο κρύο σημείο(ή θερμό σημείο, εάν το υγρό που διαρρέει είναι πιο καυτό από το υγρό στην πλευρά του κελύφους). Το σημείο είναι συνήθως μικρό-μόλις λίγα εκατοστά σε διάμετρο-και η ακριβής θέση του αντιστοιχεί στο σημείο όπου ο πίδακας προσκρούει στο εσωτερικό του κελύφους.

Εκτέλεση της θερμικής σάρωσης: Μια διαδικασία πεδίου βήμα προς βήμα

Η θερμική απεικόνιση είναι μια μη επεμβατική, γρήγορη τεχνική που μπορεί να εκτελεστεί όσο ο εναλλάκτης παραμένει σε πλήρη λειτουργία, χωρίς να αποστραγγίζεται υγρό ή να αποσυμπιέζεται το σύστημα. Συνιστάται η ακόλουθη διαδικασία:

1. Προετοιμάστε την επιφάνεια του εναλλάκτη

Η εξωτερική επιφάνεια του κελύφους πρέπει να είναι καθαρή, στεγνή και χωρίς μόνωση (τουλάχιστον στην περιοχή που πρόκειται να σαρωθεί). Η μόνωση μπορεί να αφαιρεθεί προσωρινά από μια λωρίδα ή ένα μικρό παράθυρο. Οποιαδήποτε βρωμιά, λάδι ή νερό στην επιφάνεια του κελύφους μπορεί να δημιουργήσει ψευδείς θερμικές αντανακλάσεις ή να κρύψει την πραγματική θερμοκρασία. Αρκεί ένα γρήγορο σκούπισμα με στεγνό πανί.

2. Επιλέξτε τη σωστή θερμική κάμερα

Συνιστάται μια θερμική κάμερα υψηλής ανάλυσης με θερμική ευαισθησία (NETD) μικρότερη ή ίση με 0,05 μοίρες (50 mK). Οι κάμερες χαμηλότερου κόστους (π.χ. ευαισθησία 0,10 μοιρών) ενδέχεται να εξακολουθούν να ανιχνεύουν μεγαλύτερες διαρροές, αλλά θα χάνουν τις ανεπαίσθητες διαφορές θερμοκρασίας. Η κάμερα πρέπει να έχει οπτικό πεδίο κατάλληλο για το μέγεθος του εναλλάκτη. Ένας τυπικός φακός 24 μοιρών είναι επαρκής για τις περισσότερες διαμέτρους κελύφους (300–1000 mm). Η ικανότητα εκπομπής πρέπει να ρυθμιστεί σε 0,95 για βαμμένο ή ελαφρά σκουριασμένο ανθρακούχο χάλυβα ή 0,85 για γυαλιστερό ανοξείδωτο χάλυβα.

3. Σαρώστε ολόκληρο το εξωτερικό περίβλημα

Ο χειριστής στέκεται σε απόσταση ασφαλείας και μετακινεί αργά την κάμερα κατά μήκος του κελύφους, καλύπτοντας ολόκληρη την περιφέρεια, αν είναι δυνατόν. Γίνονται πολλαπλά περάσματα, εστιάζοντας σε περιοχές κοντά σε κοψίματα διαφράγματος και φύλλα σωλήνων, επειδή οι πίδακες διαρροής συχνά προσκρούουν σε αυτές τις θέσεις. Η σάρωση θα πρέπει να διαρκέσει 5–10 λεπτά για έναν τυπικό εναλλάκτη μήκους 3 μέτρων.

4. Προσδιορίστε τις τοπικές θερμικές ανωμαλίες

Σε έναν κανονικά λειτουργικό, υγιή εναλλάκτη, η θερμοκρασία του εξωτερικού κελύφους εμφανίζεται ως μια σταδιακή κλίση-ψύξης κοντά στην είσοδο ενός ψυκτικού υγρού, πιο θερμή κοντά στην έξοδο. Μια διαρροή σωλήνα δημιουργεί ααιχμηρό, εντοπισμένο, κυκλικό ή οβάλ ψυχρό σημείοπου δεν ακολουθεί τη φυσική κλίση. Το σημείο έχει συνήθως:

Θερμοκρασία που είναι 1–5 μοίρες (ή περισσότερο) διαφορετική από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος κελύφους στην ίδια αξονική θέση.

Ένα καλά καθορισμένο όριο, συχνά με ένα ομόκεντρο «άλω» ενδιάμεσης θερμοκρασίας.

Σταθερή θέση που δεν μετακινείται όταν αλλάζουν οι ροές διεργασιών (σε αντίθεση με τα προσωρινά φαινόμενα αναταράξεων).

Η θερμική κάμερα βλέπει την απόκοσμη, ψυχρή υπογραφή της κρυμμένης διαρροής, ζωγραφισμένη ως μια σκοτεινή, δροσερή μελανιά στο ζεστό δέρμα του ατσάλινο κελύφους.

5. Τεκμηριώστε και συγκρίνετε

Η θερμική εικόνα αποθηκεύεται. Εάν εντοπιστεί ένα ύποπτο κρύο σημείο, η θέση του σημειώνεται στο κέλυφος με ένα κομμάτι κιμωλίας ή έναν μόνιμο μαρκαδόρο. Η ίδια θέση σαρώνεται ξανά 15–30 λεπτά αργότερα. Εάν το κρύο σημείο επιμένει και παραμένει στο ίδιο σημείο, η διάγνωση ενισχύεται. Οι παροδικές θερμικές ανωμαλίες (π.χ. από μια περαστική φυσαλίδα ατμού ή ένα τοπικό ρεύμα) θα εξαφανιστούν γρήγορα.

6. Επιβεβαιώστε με μια δοκιμή στοχευμένης πίεσης

Η θερμική απεικόνιση είναι αδιαλογήςεργαλείο. Δεν αντικαθιστά μια δοκιμή πίεσης. Ωστόσο, παρέχει μια ακριβή θέση για την ύποπτη διαρροή. Κατά τη διάρκεια μιας προγραμματισμένης διακοπής λειτουργίας, το κέλυφος αποστραγγίζεται, σημειώνεται η ύποπτη περιοχή και οι αντίστοιχοι σωλήνες μπορούν να υποβληθούν σε ατομική δοκιμή πίεσης (π.χ. βουλώνοντας το ένα άκρο και πιέζοντας με αέρα ενώ βυθίζονται στο νερό ή χρησιμοποιώντας διάλυμα σαπουνιού). Η θερμική εικόνα οδηγεί τον τεχνικό απευθείας στον σωλήνα που παρουσιάζει διαρροή ή τουλάχιστον σε μια μικρή ομάδα σωλήνων, εξοικονομώντας ώρες τυφλών δοκιμών.

Πότε λειτουργεί καλύτερα η θερμική απεικόνιση;

Η τεχνική δεν είναι καθολική εφαρμογή. Λειτουργεί καλύτερα υπό τις ακόλουθες συνθήκες:

Σημαντική διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των υγρών από την πλευρά του σωλήνα και του κελύφους. A difference of at least 5°C (preferably >10 μοίρες ) δημιουργεί μια καθαρή θερμική αντίθεση. Εάν και τα δύο υγρά είναι σχεδόν στην ίδια θερμοκρασία, η θερμική υπογραφή της διαρροής είναι αόρατη.

Υγρό από την πλευρά του σωλήνα σε υψηλότερη πίεση.Αυτό διασφαλίζει ότι το υγρό που διαρρέει εκτοξεύεται με αρκετή ταχύτητα για να φτάσει στο τοίχωμα του κελύφους. Εάν η πλευρά του κελύφους είναι σε υψηλότερη πίεση, η διαρροή θα είναι προς τα μέσα (ρευστό κελύφους μέσα στο σωλήνα) και η θερμική υπογραφή μπορεί να βρίσκεται στην επιφάνεια του φύλλου του σωλήνα και όχι στο εξωτερικό του κελύφους.

Καθαρή, μη μονωμένη επιφάνεια κελύφους.Η μόνωση λειτουργεί ως θερμική κουβέρτα, εξομαλύνοντας τις τοπικές διαφορές θερμοκρασίας. Η μόνωση πρέπει να αφαιρεθεί από μια λωρίδα. Ωστόσο, ορισμένα λεπτά μονωτικά υλικά χαμηλής πυκνότητας (π.χ. ορυκτοβάμβακας) εξακολουθούν να επιτρέπουν αρκετή θερμική αγωγιμότητα στην επιφάνεια για την ανίχνευση μεγάλων διαρροών.

Λειτουργία σε σταθερή κατάσταση.Ο εναλλάκτης θα πρέπει να βρίσκεται σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας για τουλάχιστον 30 λεπτά πριν από τη σάρωση. Οι μεταβατικές καταστάσεις εκκίνησης παράγουν πολλές θερμικές ανωμαλίες που μπορεί να θεωρηθούν εσφαλμένα ως διαρροές.

Πρακτικά Παραδείγματα και Περιορισμοί

Παράδειγμα 1: Ψύξη ζεστής άλμης με νερό ψύξης

Ένας εναλλάκτης PTFE ψύχει ζεστή άλμη (85 μοίρες) στην πλευρά του σωλήνα με νερό ψύξης (25 μοίρες) στην πλευρά του κελύφους. Ένας σωλήνας αναπτύσσει διαρροή. Το νερό ψύξης 25 μοιρών διαρρέει στην άλμη 85 μοιρών, αλλά η κατεύθυνση διαρροής είναι προς τα μέσα (κέλυφος σε σωλήνα). Το εξωτερικό του κελύφους παραμένει σε αυξημένη θερμοκρασία επειδή το νερό ψύξης δεν προσκρούει στο τοίχωμα του κελύφους. Η θερμική απεικόνιση του εξωτερικού κελύφους θαδενεντοπίστε αυτή τη διαρροή επειδή το υγρό που διαρρέει δεν αγγίζει το κέλυφος. Αντίθετα, ο χειριστής θα πρέπει να σαρώσει την επιφάνεια του φύλλου σωλήνα ή τη σωλήνωση που είναι συνδεδεμένη στην πλευρά του σωλήνα. Αυτό υπογραμμίζει τη σημασία της κατανόησης της κατεύθυνσης ροής και της διαφοράς πίεσης.

Παράδειγμα 2: Συμπυκνωτής με πλευρά κρύου σωλήνα

Ένας εναλλάκτης PTFE συμπυκνώνει έναν ζεστό ατμό (120 μοίρες) στην πλευρά του κελύφους, με κρύο νερό ψύξης (30 μοίρες) στην πλευρά του σωλήνα σε υψηλότερη πίεση. Ένας σωλήνας διαρρέει και κρύο νερό εκτοξεύεται από την τρύπα καρφίτσας, χτυπώντας το εσωτερικό του κελύφους. Η εξωτερική επιφάνεια του κελύφους δείχνει ένα ευδιάκριτο, επίμονο κρύο σημείο, 5 βαθμούς κάτω από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος κελύφους. Αυτή είναι μια τέλεια εφαρμογή για θερμική απεικόνιση.

Παράδειγμα 3: Μικρή διαρροή, μεγάλος εναλλάκτης

Μια πολύ μικρή διαρροή (π.χ. μια τρύπα καρφίτσας < 0,5 mm) μπορεί να παράγει μόνο μια μικρή ταχύτητα ροής. Ο πίδακας μπορεί να μην φτάσει στον τοίχο του κελύφους. Αντίθετα, μπορεί να παρασυρθεί στη ροή από την πλευρά του κελύφους και να εξατμιστεί ή να αναμιχθεί πριν από την πρόσκρουση. Σε τέτοιες περιπτώσεις, δεν εμφανίζεται ανιχνεύσιμη θερμική ανωμαλία στο κέλυφος. Η τεχνική έχει ένα όριο ευαισθησίας. Οι πολύ μικρές διαρροές μπορεί να απαιτούν ακόμα μια συμβατική δοκιμή πίεσης για ανίχνευση.

Πλεονεκτήματα έναντι των παραδοσιακών μεθόδων

Για εγκαταστάσεις που διαθέτουν ήδη κάμερα θερμικής απεικόνισης (που χρησιμοποιείται για ηλεκτρικές επιθεωρήσεις, επιθεωρήσεις πυρίμαχων ή άλλη προγνωστική συντήρηση), το πρόσθετο κόστος χρήσης της για ανίχνευση διαρροών είναι μηδενικό. Ο χρόνος που εξοικονομείται με την αποφυγή ενός περιττού τερματισμού λειτουργίας-ή με τη δραστική μείωση της διάρκειας ενός τερματισμού λειτουργίας για στοχευμένη επισκευή- δικαιολογεί γρήγορα την επένδυση.

Βέλτιστες πρακτικές και κοινές παγίδες

Μην βασίζεστε σε μία μόνο σάρωση.Ο άνεμος του περιβάλλοντος, η ηλιακή φόρτιση και οι κοντινές θερμές επιφάνειες μπορούν να δημιουργήσουν ψευδώς δροσερά σημεία. Σάρωση σε διαφορετικές ώρες της ημέρας ή από διαφορετικές γωνίες.

Σημειώστε αμέσως την ύποπτη τοποθεσία.Χρησιμοποιήστε έναν μη μόνιμο δείκτη στο κέλυφος. Τραβήξτε μια φωτογραφία ορατού φωτός παράλληλα με τη θερμική εικόνα για συσχέτιση.

Εξετάστε τη γεωμετρία του διαφράγματος.Οι πίδακες διαρροής συχνά προσκρούουν στο κέλυφος ακριβώς απέναντι από την τομή του διαφράγματος, επειδή η διαδρομή ροής πιέζεται γύρω από την άκρη του διαφράγματος. Δώστε ιδιαίτερη προσοχή σε αυτούς τους τομείς.

Χρησιμοποιήστε ανάλυση διαφορικής θερμοκρασίας.Πολλές θερμικές κάμερες μπορούν να εμφανίσουν τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ ενός σημείου αναφοράς και του ύποπτου σημείου. Μια διαφορά 2 μοιρών ή περισσότερο που είναι σταθερή με την πάροδο του χρόνου είναι ένας ισχυρός δείκτης.

Συσχέτιση με δεδομένα διεργασίας.Μια αργή αύξηση της αγωγιμότητας από την πλευρά του κελύφους, μια πτώση της πίεσης στην πλευρά του σωλήνα ή μια αλλαγή στις θερμοκρασίες εξόδου μπορεί να υποστηρίξει το εύρημα της θερμικής απεικόνισης.

Συμπέρασμα: Βλέποντας την Αόρατη Ζέστη

Η θερμική απεικόνιση είναι ένα ισχυρό, μη επεμβατικό και προγνωστικό διαγνωστικό εργαλείο που μπορεί να εντοπίσει μια εσωτερική διαρροή σε έναν εναλλάκτη PTFE από το εξωτερικό, ενώ η διαδικασία εξακολουθεί να εκτελείται. Εντοπίζοντας το χαρακτηριστικό κρύο σημείο που προκαλείται από μια διαρροή πίδακα υγρού που προσκρούει στο τοίχωμα του κελύφους, ένας έμπειρος χειριστής μπορεί να εντοπίσει την κατά προσέγγιση περιοχή του σωλήνα ή του σωλήνα που απαιτεί προσοχή. Αυτές οι πληροφορίες καθοδηγούν μια στοχευμένη επισκευή με χαμηλό χρόνο διακοπής λειτουργίας κατά τη διάρκεια ενός προγραμματισμένου τερματισμού λειτουργίας, αντί για μια τυφλή, χρονοβόρα αναζήτηση. Τα πιο ισχυρά διαγνωστικά μάτια είναι αυτά που μπορούν να δουν την αόρατη θερμότητα. Για τις ομάδες συντήρησης που είναι υπεύθυνες για εναλλάκτες θερμότητας PTFE σε επιθετικές χημικές ή γεωθερμικές υπηρεσίες, η προσθήκη θερμικής απεικόνισης στην εργαλειοθήκη αντιμετώπισης προβλημάτων μετατρέπει μια μυστηριώδη, σταδιακή απώλεια απόδοσης σε έναν ορατό, ενεργό θερμικό χάρτη της κρυφής βλάβης.