Η σταδιακή πτώση της απόδοσης
Ένας εναλλάκτης θερμότητας PTFE που κάποτε διατηρούσε τη θερμοκρασία του μπάνιου με άνοιγμα βαλβίδας ατμού 60%, τώρα απαιτεί άνοιγμα 85% για την ίδια εργασία. Η πίεση του ατμού παραμένει αμετάβλητη. Η θερμοκρασία και ο ρυθμός ροής στην πλευρά της διαδικασίας-είναι φυσιολογικοί. Το συμπύκνωμα αποστραγγίζεται χωρίς πρόβλημα. Η μείωση της απόδοσης υποδηλώνει μια σταδιακή αύξηση της αντίστασης ροής στην πλευρά του ατμού.
Η μερική απόφραξη του σωλήνα είναι η πιθανή αιτία. Συντρίμμια από τη σωλήνωση ατμού-ζυγαριά σωλήνα, στερεά μεταφοράς λέβητα, θραύσματα φθαρμένων παρεμβυσμάτων-εισέρχονται στην κεφαλή του εναλλάκτη θερμότητας και κολλάνε σε μεμονωμένες εισόδους σωλήνων. Κάθε φραγμένος σωλήνας αφαιρεί ένα κλάσμα της συνολικής επιφάνειας μεταφοράς θερμότητας. Οι εναπομείναντες σωλήνες πρέπει να αντέχουν την πλήρη λειτουργία θερμότητας, απαιτώντας υψηλότερη ροή ατμού ανά σωλήνα και μεγαλύτερη πτώση πίεσης ατμού σε όλη τη δέσμη.
Η απόφραξη είναι αόρατη από έξω. Οι σωλήνες φαίνονται πανομοιότυποι είτε ρέουν είτε φραγμένοι. Η μέτρηση διαφορικής πίεσης στην είσοδο ατμού και στην έξοδο του συμπυκνώματος παρέχει μια μη επεμβατική μέθοδο για τον εντοπισμό και τον ποσοτικό προσδιορισμό της απόφραξης.
Η αρχή της διαφορικής πίεσης
Ο ατμός που ρέει μέσα από μια δέσμη σωλήνα παρουσιάζει πτώση πίεσης. Η πτώση πίεσης είναι ανάλογη προς το τετράγωνο του ρυθμού ροής (για τυρβώδη ροή) και αντιστρόφως ανάλογη με τον αριθμό των παράλληλων σωλήνων. Καθώς οι σωλήνες μπλοκάρονται, η ροή ανά σωλήνα που απομένει αυξάνεται και η συνολική πτώση πίεσης κατά μήκος της δέσμης αυξάνεται για την ίδια συνολική ροή ατμού.
Η βασική διαφορική πίεση καθορίζεται όταν ο εναλλάκτης θερμότητας είναι καινούργιος ή μετά τον καθαρισμό. Η βασική μέτρηση καταγράφεται με γνωστό ρυθμό ροής ατμού και πίεση. Οι επόμενες μετρήσεις συγκρίνονται με αυτήν τη γραμμή βάσης υπό τις ίδιες συνθήκες λειτουργίας.
Μια αύξηση της διαφορικής πίεσης πάνω από 15-20% πάνω από την αρχική τιμή, με όλες τις άλλες συνθήκες ίσες, υποδηλώνει σημαντική απόφραξη του σωλήνα. Μια αύξηση άνω του 50% υποδηλώνει ότι το 20-30% των σωλήνων μπορεί να είναι φραγμένα.
Πίνακας 1: Ερμηνεία διαφορικής πίεσης για δέσμες σωλήνων εναλλάκτη θερμότητας PTFE
| Αλλαγή διαφορικής πίεσης από τη γραμμή βάσης | Εκτιμώμενοι αποκλεισμένοι σωλήνες (%) | Αντίκτυπος απόδοσης | Προτεινόμενη δράση |
|---|---|---|---|
| < 10% | < 5% | Αμελητέος | Συνεχίστε την παρακολούθηση |
| 10-20% | 5-10% | Ανήλικος; αισθητή σε υψηλή ζήτηση | Προγραμματίστε την επιθεώρηση στην επόμενη συντήρηση |
| 20-40% | 10-20% | Μέτριος; αυξημένη κατανάλωση ατμού | Επιθεωρήστε και καθαρίστε την επόμενη ευκαιρία |
| 40-70% | 20-30% | Σημαντικός; μπορεί να μην ανταποκρίνεται στο καθήκον αιχμής | Δώστε προτεραιότητα στην επιθεώρηση και τον καθαρισμό |
| > 70% | > 30% | Αυστηρός; δεν μπορεί να ανταποκριθεί στο καθήκον σχεδιασμού | Άμεσος έλεγχος και καθαρισμός |
Η ερμηνεία προϋποθέτει σταθερή πίεση παροχής ατμού και συνθήκες-της διεργασίας. Οι αλλαγές σε αυτές τις παραμέτρους πρέπει να αντισταθμίζονται πριν από την εφαρμογή του πίνακα.
Εκτέλεση της μέτρησης διαφορικής πίεσης
Η διαφορά πίεσης μετριέται μεταξύ μιας βρύσης πίεσης στην κεφαλή εισόδου ατμού και μιας βρύσης πίεσης στην κεφαλή εξόδου συμπυκνώματος. Οι βρύσες πρέπει να τοποθετούνται κατά την αρχική κατασκευή. Για υπάρχουσες εγκαταστάσεις χωρίς βρύσες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν προσωρινές συνδέσεις σε υπάρχουσες θύρες μετρητή ή συνδέσεις εξαερισμού.
Η μέτρηση απαιτεί διαφορικό μανόμετρο ή πομπό με εύρος κατάλληλο για την αναμενόμενη πτώση πίεσης-συνήθως 0-1 bar για τις περισσότερες δέσμες εναλλάκτη θερμότητας PTFE. Το μετρητή θα πρέπει να βαθμονομηθεί και η μέτρηση να καταγράφεται σε συνθήκες λειτουργίας σταθερής κατάστασης.
Η μέτρηση είναι πιο διαγνωστική όταν εκτελείται με σταθερό ρυθμό ροής ατμού. Ο ρυθμός ροής μπορεί να συναχθεί από τον ρυθμό ροής του συμπυκνώματος ή να υπολογιστεί από το καθήκον θερμότητας. Μια θέση βαλβίδας ελέγχου μπορεί να χρησιμεύσει ως πρόχειρος αντιπρόσωπος εάν τα χαρακτηριστικά της βαλβίδας είναι γνωστά.
Εντοπισμός της απόφραξης
Μια μέτρηση συνολικής διαφορικής πίεσης κατά μήκος της δέσμης επιβεβαιώνει ότι υπάρχει απόφραξη, αλλά δεν προσδιορίζει ποιοι σωλήνες είναι φραγμένοι. Ο εντοπισμός απαιτεί πρόσθετα διαγνωστικά βήματα.
Η υπέρυθρη θερμογραφία της δέσμης σωλήνων, όπου είναι προσβάσιμη, προσδιορίζει τους ψυχρούς σωλήνες που δεν λαμβάνουν ροή ατμού-το χαρακτηριστικό της πλήρους απόφραξης. Οι μερικώς φραγμένοι σωλήνες ενδέχεται να εμφανίσουν μειωμένη θερμοκρασία σε σύγκριση με τους πλήρως ανοιχτούς σωλήνες.
Η δοκιμή ροής μεμονωμένων σωλήνων, εάν ο σχεδιασμός της κεφαλής επιτρέπει την πρόσβαση σε μεμονωμένες εισόδους σωλήνων, παρέχει οριστική αναγνώριση. Κάθε σωλήνας απομονώνεται και ελέγχεται για ικανότητα ροής χρησιμοποιώντας πεπιεσμένο αέρα ή νερό σε ελεγχόμενη πίεση. Οι σωλήνες με σημαντικά μεγαλύτερη πτώση πίεσης από τον μέσο όρο της δέσμης είναι μερικώς φραγμένοι.
Έρευνα πηγής συντριμμιών
Η επαναλαμβανόμενη απόφραξη του σωλήνα υποδεικνύει μια συστηματική πηγή υπολειμμάτων που πρέπει να εντοπιστεί και να εξαλειφθεί. Τα φίλτρα ατμού ανάντη του εναλλάκτη θερμότητας πρέπει να επιθεωρούνται. Εάν τα φίλτρα απουσιάζουν ή έχουν υποστεί ζημιά, τα υπολείμματα από τις σωληνώσεις ατμού μπορούν να φτάσουν στις εισόδους του σωλήνα.
Μεταφερόμενος λέβητας-σταγονίδια νερού που παρασύρονται στον ατμό που μεταφέρει διαλυμένα στερεά-μπορούν να εναποθέσουν στερεά μέσα στους σωλήνες καθώς το νερό εξατμίζεται. Ο βελτιωμένος διαχωρισμός ατμού στο λέβητα μειώνει αυτή την πηγή.
Τα υπολείμματα διάβρωσης από τις σωληνώσεις ατμού ανάντη, ιδιαίτερα από τμήματα που δεν είναι από ανοξείδωτο χάλυβα, ξεφλουδίζονται και ταξιδεύουν με τον ατμό. Η αντικατάσταση των διαβρωμένων σωληνώσεων ή η εγκατάσταση φίλτρων επαρκούς μεγέθους αντιμετωπίζει αυτήν την πηγή.
Περίληψη
Η μερική απόφραξη του σωλήνα στους εναλλάκτες θερμότητας PTFE διαγιγνώσκεται συγκρίνοντας την διαφορική πίεση ατμού-από την πλευρά της δέσμης με την καθαρή γραμμή βάσης. Αυξήσεις που ξεπερνούν το 15-20% υποδηλώνουν σημαντική απόφραξη. Ο εντοπισμός φραγμένων σωλήνων χρησιμοποιεί υπέρυθρη θερμογραφία ή δοκιμή μεμονωμένης ροής σωλήνων.
Η επαναλαμβανόμενη απόφραξη δικαιολογεί διερεύνηση του συστήματος ατμού για πηγές ακαθαρσιών-ανεπαρκών φίλτρων, μεταφοράς λέβητα ή διάβρωση σωληνώσεων ανάντη. Η εξάλειψη της πηγής υπολειμμάτων είναι η μακροπρόθεσμη λύση.
Η μηχανική υποστήριξη για τη ρύθμιση της μέτρησης διαφορικής πίεσης και τη διάγνωση μπλοκαρίσματος είναι διαθέσιμη με την υποβολή της διαμόρφωσης της δέσμης, των συνθηκών ατμού, των δεδομένων βασικής πίεσης και τυχόν παρατηρούμενων τάσεων απόδοσης.
