Το κυμαινόμενο σύστημα συμπυκνωμάτων
Μια εγκατάσταση παραγωγής λειτουργεί οκτώ εναλλάκτες θερμότητας PTFE, ο καθένας εξυπηρετεί μια ξεχωριστή δεξαμενή επιμετάλλωσης, όλοι συνδεδεμένοι σε μια κοινή κεφαλή επιστροφής συμπυκνώματος. Το σύστημα παρουσιάζει περιοδικές διακυμάνσεις της πίεσης: η πίεση της κεφαλής κυμαίνεται μεταξύ 0,2 και 1,5 barg με περίοδο 30-90 δευτερολέπτων. Οι διακυμάνσεις συνοδεύονται από διακεκομμένο σφυρί νερού στις σωληνώσεις επιστροφής και ασυνεπή απόδοση θέρμανσης από μεμονωμένους εναλλάκτες.
Το πρόβλημα ξεκίνησε όταν δύο επιπλέον εναλλάκτες προστέθηκαν στους υπάρχοντες έξι, αλλά το μέγεθος της κεφαλίδας επιστροφής δεν άλλαξε. Η αλληλεπίδραση μεταξύ πολλών εναλλακτών που μοιράζονται ένα κοινό σύστημα συμπυκνωμάτων δημιουργεί πολύπλοκες δυναμικές που δεν μπορούν να επιλύσουν οι διαγνωστικές προσεγγίσεις ενός-εναλλάκτη.
Απαιτείται έρευνα σε επίπεδο συστήματος-. Η διαγνωστική διαδικασία απομονώνει τη συμβολή κάθε εναλλάκτη στην αστάθεια και προσδιορίζει εάν η βασική αιτία είναι η ανεπαρκής χωρητικότητα της κεφαλής, η δυσλειτουργία των παγίδων ατμού ή η αλληλεπίδραση πίεσης μεταξύ εναλλάκτη που λειτουργούν σε διαφορετικές πιέσεις ατμού.
Ο μηχανισμός αλληλεπίδρασης πολλαπλών-εναλλάκτη
Κάθε εναλλάκτης θερμότητας PTFE εκκενώνει το συμπύκνωμα κατά διαστήματα μέσω της παγίδας ατμού του. Η εκκένωση δεν είναι συνεχής-ακόμη και αιωρούμενη-και-οι θερμοστατικές παγίδες ανοίγουν και κλείνουν καθώς η στάθμη του συμπυκνώματος στο σώμα της παγίδας κυμαίνεται. Όταν ανοίγει μια παγίδα, ένας γυμνοσάλιαγκας σχεδόν-συμπυκνώματος κορεσμού εισέρχεται στην κεφαλίδα επιστροφής. Το συμπύκνωμα αναβοσβήνει εν μέρει στον ατμό καθώς αποσυμπιέζεται. Ο ατμός φλας δημιουργεί έναν παλμό πίεσης που ταξιδεύει κατά μήκος της κεφαλής.
Όταν ένας εναλλάκτης εκφορτίζεται, ο παλμός πίεσης ανυψώνει προσωρινά την αντίθλιψη που παρατηρείται από όλους τους άλλους εναλλάκτες στην ίδια κεφαλίδα. Ένας εναλλάκτης με οριακά-παγίδα ή παγίδα κοντά στη μέγιστη χωρητικότητά του ενδέχεται να μην εκφορτιστεί έναντι αυτής της αυξημένης αντίθλιψης. Το συμπύκνωμα του στηρίζεται. Όταν η πίεση της κεφαλίδας υποχωρεί, το συμπύκνωμα με υποστήριξη-εκφορτίζεται ως μεγαλύτερος γυμνοσάλιαγκας, δημιουργώντας έναν μεγαλύτερο παλμό πίεσης που επηρεάζει περισσότερους εναλλάκτες. Ο βρόχος ανάδρασης διατηρεί την ταλάντωση.
Το πρόβλημα εντείνεται καθώς προστίθενται περισσότεροι εναλλάκτες στην επικεφαλίδα, αυξάνοντας τη συνολική ροή συμπυκνώματος και τη συχνότητα των αλληλεπιδράσεων των παλμών πίεσης.
Πίνακας 1: Διαγνωστικά βήματα για αστάθεια συστήματος πολλαπλών-εναλλάκτη συμπυκνωμάτων
| Βήμα | Δράση | Παρατήρηση | Ερμηνεία |
|---|---|---|---|
| 1 | Καταγραφή τάσης πίεσης κεφαλίδας (διάστημα 1-5 δευτερολέπτων) | Περίοδος ταλάντωσης, πλάτος, κυματομορφή | Η τακτική ταλάντωση υποδηλώνει παγίδα cycling. ακανόνιστη υποδηλώνει αλληλεπίδραση |
| 2 | Απομονώστε κάθε εναλλάκτη ξεχωριστά (κλείστε τις βαλβίδες ατμού και συμπυκνώματος) | Η τάση της πίεσης αλλάζει με κάθε απομόνωση | Ο εναλλάκτης του οποίου η απομόνωση σταματά την ταλάντωση είναι ο κύριος συντελεστής |
| 3 | Μετρήστε τη ροή και τη θερμοκρασία του συμπυκνώματος μεμονωμένου εναλλάκτη | Ρυθμός ροής; βαθμός υποψύξης | Υψηλή ροή + χαμηλή υποψύξη=φυσάει παγίδα. χαμηλή ροή + υψηλή υποψύξη=μπλοκαρίστηκε η παγίδα |
| 4 | Υπολογίστε τη χωρητικότητα της κεφαλίδας στην τρέχουσα πίεση | Συγκρίνετε το συνολικό φορτίο συμπυκνώματος με την χωρητικότητα της κεφαλής στη μετρούμενη πίεση | Το φορτίο που υπερβαίνει το 50% της χωρητικότητας της κεφαλίδας απαιτεί αναβάθμιση της κεφαλίδας |
| 5 | Ελέγξτε για επάρκεια εξαερισμού ατμού φλας | Θερμοκρασία και ροή της γραμμής εξαερισμού κεφαλής | Ανεπαρκής εξαερισμός παγιδεύει τον ατμό που αναβοσβήνει. αυξάνει την αποτελεσματική φόρτωση κεφαλίδας |
| 6 | Επαληθεύστε τις βαλβίδες ελέγχου σε μεμονωμένους κλάδους συμπυκνώματος | Λειτουργία βαλβίδας ελέγχου. αποδεικτικά στοιχεία επιστροφής | Οι βαλβίδες αντεπιστροφής που λείπουν ή έχουν αποτύχει επιτρέπουν τη διάδοση του παλμού πίεσης μεταξύ των εναλλάκτη |
Υπολογισμός χωρητικότητας κεφαλίδας
Οι κεφαλές επιστροφής συμπυκνώματος πρέπει να χωρούν τόσο τον όγκο υγρού συμπυκνώματος όσο και τον όγκο ατμού που δημιουργείται όταν το συμπύκνωμα αποσυμπιέζεται. Για την εκκένωση συμπυκνώματος από 3 barg σε ατμοσφαιρική επιστροφή, ο όγκος ατμού φλας είναι περίπου 0,5 m³ ανά kg συμπυκνώματος-περίπου 500 φορές μεγαλύτερος από τον όγκο του υγρού.
Μια κεφαλίδα με μέγεθος για ροή-μόνο υγρού είναι πολύ μικρότερη για το μίγμα δύο-φάσεων. Η κεφαλίδα θα πρέπει να έχει τέτοιο μέγεθος ώστε η ταχύτητα ροής δύο φάσεων να μην υπερβαίνει τα 20-25 m/s για να αποφευχθεί η υπερβολική πτώση πίεσης και το σφυρί νερού. Η απαιτούμενη διάμετρος για ένα δεδομένο φορτίο συμπυκνώματος υπολογίζεται από τη συνολική ροή μάζας, το κλάσμα ατμού εκτόξευσης και την επιτρεπόμενη ταχύτητα.
Όταν προστίθενται επιπλέον εναλλάκτες σε μια υπάρχουσα κεφαλίδα, αυτός ο υπολογισμός πρέπει να επαναληφθεί. Μια κεφαλίδα επαρκής για έξι εναλλάκτες μπορεί να είναι οριακή για οκτώ. Το σύμπτωμα της ανεπάρκειας είναι ακριβώς το μοτίβο διακύμανσης της πίεσης που περιγράφεται.
Απαίτηση βαλβίδας ελέγχου
Κάθε κλάδος συμπυκνώματος του εναλλάκτη πρέπει να περιλαμβάνει μια βαλβίδα αντεπιστροφής κατάντη της παγίδας ατμού. Η βαλβίδα ελέγχου εμποδίζει τους παλμούς πίεσης από την κοινή κεφαλή να διαδίδονται προς τα πίσω μέσω της παγίδας στον εναλλάκτη. Χωρίς βαλβίδες αντεπιστροφής, μια αιχμή πίεσης στην κεφαλή πιέζει στιγμιαία την πλευρά του συμπυκνώματος της παγίδας, ανυψώνοντας πιθανώς τον πλωτήρα ή τον δίσκο και επιτρέποντας τη ροή ατμού-.
Οι βαλβίδες αντεπιστροφής είναι απλά, φθηνά εξαρτήματα που συχνά παραλείπονται. Η απουσία τους είναι ένας κοινός παράγοντας στην αστάθεια του συμπυκνώματος πολλαπλών-εναλλάκτη. Η εκ των υστέρων εγκατάσταση βαλβίδων ελέγχου σε κάθε κλάδο επιλύει πολλά προβλήματα αλληλεπίδρασης χωρίς τροποποίηση κεφαλίδας.
Περίληψη
Οι ανεξήγητες διακυμάνσεις της πίεσης στα συστήματα επιστροφής συμπυκνωμάτων που εξυπηρετούν πολλαπλούς εναλλάκτες θερμότητας PTFE προκαλούνται συνήθως από την αλληλεπίδραση παλμικής πίεσης ατμού φλας μεταξύ των εναλλακτών σε μια κοινή κεφαλίδα μικρού μεγέθους. Η συστηματική διάγνωση απομονώνει τη συνεισφορά κάθε εναλλάκτη, μετρά την απόδοση μεμονωμένων παγίδων, υπολογίζει την επάρκεια της κεφαλίδας και επαληθεύει την προστασία της βαλβίδας ελέγχου.
Η διόρθωση μπορεί να περιλαμβάνει αναβάθμιση κεφαλίδας, βελτίωση εξαερισμού ατμού φλας, συντήρηση παγίδας ή εγκατάσταση βαλβίδας ελέγχου. Τα διαγνωστικά βήματα προσδιορίζουν ποιος συνδυασμός μέτρων απαιτείται.
Η τεχνική υποστήριξη για την ανάλυση του συστήματος συμπυκνώματος πολλαπλών-εναλλάκτη είναι διαθέσιμη με την υποβολή της διάταξης του συστήματος, της διαμέτρου και του μήκους της κεφαλίδας, του αριθμού και του μεγέθους των συνδεδεμένων εναλλάκτη, των πιέσεων ατμού και των δεδομένων τάσης πίεσης.
