Cum să detectați un tub care curge folosind o cameră de termoviziune în timpul funcționării?

Un schimbător de căldură cu carcasă PTFE-tubului funcționează și există suspiciunea de o mică scurgere internă a tubului. Metoda convențională este oprirea procesului, golirea unității și testarea presiunii. Dar o cameră sensibilă, portabilă, îndreptată spre exteriorul carcasei metalice, poate observa frecvent fantoma termică invizibilă a unei scurgeri în timp ce schimbătorul încă funcționează. Fluidul rece care se scurge dintr-un orificiu din interiorul unui tub generează un punct localizat, neobișnuit de rece, pe peretele exterior al carcasei - un loc răcoros revelator într-o mare de căldură altfel uniformă.

Cum să găsiți o scurgere de tub ascunsă folosind imagini termice
Principiul de diagnosticare a schimbătorului PTFE de detectare a scurgerilor prin imagini termice este simplu. Într-un schimbător de căldură standard cu carcasă și tub, pereții tuburilor împart două fluide. Un fluid (în mod normal, fluxul de proces mai fierbinte sau mai rece) este trecut prin tuburi, în timp ce celălalt fluid este trecut peste partea de înveliș. Suprafața exterioară a carcasei are, în general, un profil de temperatură neted și destul de uniform, cu mici modificări datorită poziționării deflectoarelor, duzelor de intrare/ieșire și convecției naturale.

Dacă un singur tub de PTFE are o scurgere sau o fisură, fluidul din tub va curge în partea de carcasă. Dacă fluidul de pe partea tubului se află la o presiune mai mare (așa cum este frecvent pentru a preveni contaminarea-partea carcasei), fluidul scurs iese din orificiu și lovește tuburile adiacente sau direct pe peretele interior al carcasei. Acest flux de fluid localizat se află la o temperatură diferită de cea a fluidului lateral-vracului. Diferența de temperatură poate fi de până la 2-5 grade și până la 20-30 de grade, în funcție de proces.

Peretele carcasei metalice este un foarte bun conductor de căldură. Zona de contact a fluidului care se scurge cu suprafața interioară a carcasei atinge rapid temperatura fluidului care se scurge. Acest lucru este observat din exterior printr-o cameră sensibilă de imagine termică (uneori denumită o cameră infraroșu sau IR) ca un punct rece localizat și persistent (sau un punct fierbinte, dacă fluidul care scurge este mai fierbinte decât fluidul de pe partea carcasei). Punctul este în mod normal destul de mic (de câțiva centimetri în diametru) și locația sa precisă este punctul în care jetul lovește interiorul carcasei.

Procedura de scanare termică: procedură de câmp pas{0}}cu-pas
Imaginile termice sunt o metodă rapidă și ne-invazivă care poate fi efectuată în timp ce schimbătorul funcționează la capacitate maximă și fără a fi necesară scurgerea vreunui fluid sau de-depresurizarea sistemului. Susținem următoarea procedură.

1. Curăţaţi suprafaţa schimbătorului
Suprafața exterioară a carcasei trebuie să fie curată, uscată și lipsită de izolație (cel puțin în regiunea scanată). Izolația poate fi îndepărtată temporar într-o bandă sau o fereastră minusculă. Reflecțiile termice false pot fi cauzate de resturi, ulei sau apă de pe suprafața carcasei sau temperatura reală poate fi ascunsă. Este nevoie doar de o simplă ștergere cu un prosop uscat.

2. Alegeți Camera termică adecvată
Recomandat: cameră termică de-înaltă rezoluție cu sensibilitate termică (NETD) Mai mică sau egală cu 0,05 grade (50 mK). Camerele cu costuri mai mici-(de exemplu, sensibilitatea la . 0.10 grade) pot detecta în continuare scurgeri mai mari, dar vor rata variații mai mici de temperatură. Câmpul vizual al camerei trebuie să fie adecvat mărimii schimbătorului; o lentilă comună de 24 de grade este suficientă pentru majoritatea dimensiunilor de carcasă (300–1000 mm). Setați emisivitatea la 0,95 pentru oțel carbon vopsit sau ușor corodat sau 0,85 pentru oțel inoxidabil lucios.

3. Scanați întreaga suprafață a carcasei
Operatorul este departe de pericol și rotește încet camera pe lungimea carcasei, de preferință în jurul cercului complet. Jeturile de scurgere lovesc de obicei lângă tăieturile deflectoare și foile tubulare, determinând treceri multiple pentru a sublinia aceste pete. Scanarea unui schimbător tipic de 3 metri lungime ar trebui să dureze 5-10 minute.

4. Detectarea anomaliilor termice locale
Într-un schimbător normal sănătos, temperatura carcasei exterioare va prezenta un gradient constant - mai rece la intrarea unui fluid de răcire și mai caldă la ieșire.  O scurgere de tub determină o zonă rece ascuțită, localizată, circulară sau ovală, care nu se potrivește cu gradientul natural. Locul prezintă de obicei:

O temperatură 1-5C (sau mai mult) diferită de temperatura învelișului din jur în aceeași locație axială.

O limită bine-definită frecvent cu un „halo” concentric de temperatură intermediară.

Stare de echilibru care nu se mișcă atunci când fluxul procesului se modifică (spre deosebire de efectele de turbulență tranzitorie).

Camera termică vede semnătura fantomatică, de gheață, a scurgerii ascunse, pictată ca o vânătaie întunecată și rece pe pielea caldă a carcasei de oțel.

5. Document și contrast
Imaginea termică este stocată. Dacă este detectat un punct rece suspectat, zona este marcată pe coajă cu o bucată de cretă sau cu un marker permanent. 15 până la 30 de minute mai târziu, site-ul identic este rescanat. Faptul ca punctul rece este inca prezent si in acelasi loc sustine diagnosticul. Anomaliile de temperatură trecătoare (de exemplu, de la o bulă de abur care trece sau un curent de aer local) vor fi disipate rapid.

6. Efectuați un test de presiune cu un focus
Imagistica termică este un instrument de screening." Aceasta nu înlocuiește un test de presiune. Dar dezvăluie un loc precis pentru o eventuală scurgere. În timpul unei opriri planificate, carcasa este drenată, zona suspectă este identificată și tubul(ele) asociat(e) pot fi testate individual la presiune (de exemplu, blocând un capăt și presurând cu aer în timp ce sunt scufundate în apă sau cu o soluție de săpun). de tuburi, economisind ore de testare oarbă.

Când este cea mai precisă imagine termică?
Această metodă nu se aplică în toate cazurile. Crește cel mai bine în următoarele condiții:

Large temperature difference between the tube-side and shell-side fluids. A minimum difference of 5 °C (ideally >10 grade) oferă un contrast termic distinct. Dacă cele două fluide sunt aproape la aceeași temperatură, scurgerea nu prezintă semnătură termică.

Fluid pe partea tubului la o presiune mai mare. Acest lucru garantează că fluidul scurs este expulzat cu o viteză suficientă pentru a ajunge la peretele carcasei. Dacă partea carcasei este sub presiune mai mare, scurgerea va fi spre interior (fluidul carcasei în tub) și semnătura termică poate fi pe fața foii tubului în loc de exteriorul carcasei.

Suprafața carcasei curată și neizolată. Izolația este o pătură termică care netezește fluctuațiile de temperatură localizate. Scoateți izolația de pe o bucată. Dar unele materiale subțiri de izolare cu densitate redusă-(de exemplu, vată minerală) permit totuși suficientă conducție termică la suprafață pentru a detecta scurgeri majore.

Funcționare-în stare de echilibru. Schimbătorul trebuie să fie în condiții normale de lucru timp de cel puțin 30 de minute înainte de scanare. Tranzitorii de pornire pot genera mai multe anomalii termice care pot fi confundate cu scurgeri.

Exemple și limitări din{0}}lumea reală
Exemplul 1 Răcire cu saramură fierbinte cu apă de răcire
Saramura fierbinte (85 de grade) este răcită prin apă de răcire (25 de grade) într-un schimbător de PTFE pe partea tubului. Într-un tub se dezvoltă o scurgere. Apa de răcire de 25 de grade se scurge în saramura de 85 de grade. Dar direcția scurgerii este spre interior (tub la carcasă). Această apă de răcire nu afectează peretele carcasei, prin urmare exteriorul carcasei rămâne la o temperatură ridicată. Imaginile termice ale exteriorului carcasei nu ar detecta această scurgere, deoarece fluidul care curge nu intră în contact cu carcasa. În schimb , operatorul ar trebui să scaneze fața plăcii tubulare sau conductele legate de partea tubului . Acest lucru subliniază nevoia de a cunoaște direcția fluxului și diferența de presiune.

Exemplul 2: Condensator pe partea tubului rece
Un schimbător de PTFE condensează vaporii încălziți (120 de grade) pe partea carcasei, în timp ce apa rece de răcire (30 de grade) curge pe partea tubului la presiune mai mare. Un tub curge, iar apa rece se pulverizează din orificiu pe interiorul carcasei. Carcasa exterioară are o zonă rece vizibilă, care este constant cu 5 grade mai rece decât carcasa din jur. Aceasta este utilizarea potrivită pentru imagini termice.

Exemplul 3: Schimbător mare, scurgere mică
O scurgere foarte mică, de exemplu o gaură<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.

Beneficii în comparație cu metodele tradiționale Aspect Testare convențională de presiune Imagistica în infraroșu
Întreruperea procesului Închidere, scurgere necesară Nici unul (web)
Timp pentru diagnosticare Minute până la ore până la zile
Precizie în detectarea scurgerilor Scăzută (de multe ori doar ce rând de foi de tuburi) Ridicată (poate identifica zona de impact)
Costul echipamentului Scăzut (manometru, pompă)Cameră termică: 5-5k-30k Moderat
Nivel de calificare Scăzut Moderat (citirea imaginilor termice)
Siguranță Este necesară manipularea fluidelor sub presiune Fără contact, fără risc
Pentru o fabrică care are deja în uz o cameră de termoviziune (pentru inspecții electrice, sondaje refractare sau alte lucrări de întreținere predictivă), costul incremental al implementării acesteia pentru detectarea scurgerilor este zero. Timpul economisit pentru a nu avea o oprire inutilă sau pentru a avea o oprire foarte scurtă pentru o anumită reparație amortizează investiția foarte repede.

Cele mai bune practici și greșeli tipice
Nu aveți încredere niciodată într-o singură scanare. Zonele reci false pot fi cauzate de briza ambientală, încărcările solare și suprafețele fierbinți învecinate. Scanați în diferite momente ale zilei sau din perspective diferite.

„Marcați imediat punctul suspectat; utilizați un marker ne-permanent pentru a marca carcasa. Faceți o fotografie cu lumină vizibilă cu imaginea termică pentru a corela.

Se ia în considerare geometria deflectorului. Jeturile de scurgere lovesc în mod obișnuit carcasa exact vizavi de tăierea deflectorului, deoarece direcția fluxului este forțată în jurul marginii deflectorului. Concentrați-vă pe aceste zone.

Efectuați analiza de temperatură diferențială. Multe camere termice pot arăta diferența de temperatură dintre un punct de referință și un loc suspect. O diferență de 2 grade sau mai mult care este stabilă este un indicator semnificativ.

Se corelează cu parametrul procesului. O creștere modestă a conductibilității-laterale de înveliș, o scădere a presiunii-din partea tubului sau o schimbare a temperaturilor de ieșire pot susține constatarea imaginii termice.

Concluzie: Vizionarea căldurii invizibile
Imagistica termică este un instrument de diagnosticare puternic, ne-invaziv și predictiv, care permite detectarea unei scurgeri interne într-un schimbător de PTFE din exterior în timp ce procesul este în desfășurare. Un operator instruit poate identifica tubul sau zona tubului care necesită tratament, notând punctul rece caracteristic generat de jetul de fluid scurs care lovește peretele carcasei. Acest lucru permite o reparație concentrată, minimă-pentru oprire în timpul unei întreruperi programate, nu o căutare oarbă,-constrângătoare de timp. Cei mai puternici ochi de diagnostic sunt cei care pot vedea căldura nevăzută. Adăugarea de imagini termice la setul de instrumente de diagnosticare pentru echipele de întreținere a schimbătoarelor de căldură PTFE în operațiuni chimice ostile sau geotermale transformă o pierdere misterioasă, lentă a performanței, într-o hartă termică vizibilă și acționabilă a defecțiunii ascunse.