Как да създадете график за прогнозна поддръжка за PFA нагреватели въз основа на записаните кумулативни термични цикли?

PFA нагревателите се повредят най-вече поради механизми на умора--термично циклично напрежение, пълзене, напукване от напрежение в околната среда--неравномерно износване. Най-добрият показател за живота на нагревателя е общият брой термични цикли (промяна на температурата от $\\ge 30^\\circ$C от включено към изключено или от партида на партида) и това е по-добро от календарното време или общите работни часове. Средните цикли до повреда за обичаен промишлен PFA нагревател (2 mm стена, 4 W/cm2, 80 градуса течност) е 8 000-12 000 цикъла. Инспекция или действие за подмяна може да бъде задействано при предварително зададени прагове на цикъла, като се използва фактор на потребление на живот, базиран на цикъла, за да се изгради програма за прогнозна поддръжка и кумулативните цикли могат да бъдат регистрирани. Освен че намалява преждевременните смени, този метод намалява и непланираните повреди с 60–80% в сравнение с програмите, базирани на календар.

Подход за броене на цикъла
Термичният цикъл се определя като промяна в температурата от 30 градуса или повече на повърхността на нагревателя в най-горещата точка (често 10–20 cm над студения край). В случай на нагреватели, на които липсват-температурни сензори на място, контролерът на процеса може да се използва за извеждане на цикъла: всеки път, когато нагревателят се захранва, след като е бил изключен за повече от 30 минути (обвивката ще се е охладила почти до-околна), отчитайте един цикъл. За партидни процедури, при които резервоарът се охлажда напълно между партидите, всяка партида е един цикъл. Преброяване на цикли на събитие за почистване за непрекъснати процеси с постоянна температура, но ежедневно почистване (CIP), което охлажда резервоара. За процеси с периодично нагряване (напр. зададена точка с хистерезис) отчитайте само циклите, когато температурата падне с повече от 15 градуса под зададената точка, така че умерените промени (5-10 градуса) да не се считат за цели цикли.

Циклите на запис могат да бъдат направени чрез свързване на основен електромеханичен брояч (сумиращо реле) към контактора на нагревателя. Ако контакторът е отворен за повече от 30 минути, броячът се увеличава, когато е затворен. По-сложните методи използват PLC или система за запис на данни за регистриране на температура и електричество. Броят на циклите трябва да се съхранява в-независима памет и да се нулира само при смяна на нагревателя. В съоръжения с повече от един нагревател, всеки нагревател трябва да има собствен брояч на цикли (или уникален идентификатор в системата за управление).

Фактори на жизнените цикли на потребление
But not all cycles are created equal. The Coffin-Manson fatigue relationship for PFA (damage ∝ ΔT^2.5–3.0) suggests that a cycle with ΔT=100°C (e.g. 20°C to 120°C) causes 8–10× greater fatigue damage than a cycle with ΔT=30°C (e.g. 50°C to 80°C). Low watt density heating cycles are less damaging than high watt density (>4 W/cm^2) цикли на нагряване. Ако нагревателят е сух (изложен на въздух) за част от цикъла, това причинява сериозни повреди. Следователно простото броене на цикъла трябва да бъде претеглено с фактор на сериозност. Еквивалентни цикли на повреда (EDC)=действителни цикли * (ΔTactual / ΔTref) n * (qactual / qref) m ΔTref=50 степен n=2.5 qref=3 W/cm2 m=1.5 За нагревател при ΔT=80 степен (фактор (80/50)^2.5=1.6^2,5 ≈ 4,0) и q=4 W/cm2 (фактор (4/3)^1.5=1.33^1,5 ≈ 1,5), EDC=реални цикли x 6,0 За същия нагревател ΔT=30 степен, q=2 W/cm2 EDC=действителни цикли x (0,6)2,5 x (0,67)1.5=действителни цикли x 0,22 x 0.55=действителни цикли x 0,12.

За ефективна предсказуема поддръжка повечето съоръжения използват опростена класификация на тежестта:

Клас на сериозност ΔT за цикъл Плътност на ватове (W/cm2) Множител на увреждане на околната среда (спрямо лек) Типичен пример за процес
Леко 30 – 40 градуса 2,5 Чиста течност, без термичен шок 1,0 × Непрекъснато нагряване на водата, постоянна температура
Умерено 40-60 градуса 2,5-3,5 Чиста течност, бавен цикъл 2,5-3,5x Партидно нанасяне, ежедневни цикли
Тежки 60-80 градуса 3,5-5,0 Умерено замърсяване, известен топлинен шок 6-10× Вана за ецване, многобройни смени на партидите
Extreme >80 °C or dry exposure >5.0 Агресивни химикали, термичен стрес, сухи цикли 20-50 x Високотемпературна киселина с охлаждане
Кумулативен график за прогнозна поддръжка на цикли
Клас на тежест Цикли до първа проверка (визуална, съпротивление на изолация) Цикли до превантивна подмяна (80% от прогнозирания живот) Средни цикли до очаквана повреда Еквивалент на календарно време (1 цикъл/ден)
Лек 5,000 10,000 15,000 до 20,000 27 до 55 години (често надживява нагревателя)
Умерено 2,000 4,000 5,000–8,000 5–8 години
Тежка 800 1,500 2,000-3,500 2-5 години
Екстремни 200-400 500-1,000 0.5-1.5 години
Внедряване на прогнозен график
Step 1: Fit cycle counters to all important heaters. For new installations provide heaters with a cycle counter built-in or supply a cycle counting relay in the control panel. It has to be power-loss resistant (either mechanical or battery-backed electrical). Step 2: Monitor both cycles and actual heater operation for the first 6 months. Insulation resistance testing should be carried out at 100 cycle intervals to establish a baseline link between cycles and degradation (a decline in insulation resistance from >1000 MΩ до 100-500 MΩ показва началото на сериозно влошаване). Стъпка 3: Калибрирайте прага за замяна за този процес спрямо базовата линия. Ако например съпротивлението на изолацията спадне до 200 MΩ при 800 цикъла, задайте превантивната подмяна на 600 цикъла (75% от началото на разграждането). Стъпка 4. Запишете броя на цикъла при всяка смяна на нагревателя. Вземете средната стойност на няколко нагревателя, за да получите по-добри класове на тежест на процедурата.

Съоръженията без броячи на цикли могат разумно да оценят броя на циклите, като умножат работните дни по очакваната честота на цикъла. Ако приемем, че има завод за партидно покритие с една партида на ден, това ще бъде 300 цикъла всяка година. Да приемем 50 цикъла/година за непрекъсната опашка със седмично почистване. За линия с няколко цикъла на включване/изключване на ден (напр. периодична работа) пребройте реалните цикли за една седмица и екстраполирайте. Грешката, дължаща се на приближението, обикновено е +/- 30-50%. Това е по-добро от базираните на календар графици (грешка +/- 200% или повече), но по-лошо от действителното броене на цикъла.

Estimate cycles from process logs for heaters in operation without cycle history. The log indicates the number of batches, cleaning cycles or power interruptions. Count 1 cycle every heating cycle (power on after >30 минути почивка). Умножете по коефициента на тежест в таблицата по-горе: За нагревател, който е работил 3 години при 1 цикъл на ден (1095 цикъла) с умерена тежест (множител 3×), EDC=3,285. Нагревателят е на умерена степен и трябва скоро да се провери. Сменете по график в рамките на 3 месеца, ако еквивалентните цикли на повреда са по-големи от нивото на превантивна подмяна.

Заключение: Удължаване на живота и избягване на отказ чрез планиране,-базирано на цикли
График за прогнозна поддръжка, базиран на календар, базиран на кумулативни термични цикли, намалява непланираните повреди на PFA нагревателя с 60-80% и преждевременните смени с 30-50%. Поставете основни сумиращи релета (броячи на цикли) на всеки нагревател, определете тежестта на процеса (лека, умерена, тежка, екстремна) и приложете ограничения на цикъла за проверка (при 50-70% от очаквания живот) и превантивна подмяна (при 80% от очаквания живот). Ако имате много нагреватели за даден процес, проследете отделно циклите. Нагревателят по стената на резервоара може да има различни цикли от нагревателя, разположен към центъра на резервоара поради локализирана температурна разлика. Корекция на графика след първата повреда на отоплението чрез сравняване на действителните цикли с повреда до очаквания праг. В обекти, където повреди на PFA нагреватели са били непредвидими, въвеждането на броене на цикли обикновено намалява времето на престой, свързано с повреда, със 70-90% през първата година. Цената на брояч на цикли (50–150 нагревател) се възстановява след предотвратяване на единична непланирана повреда (50–150 нагревател) се възстановява след предотвратяване на единична непланирана повреда (500–5000 при престой и подмяна). Използвайте броячи на цикли на PLC при основни процеси и ги накарайте автоматично да алармират, когато достигнат 80% от прага за смяна. Термичните цикли на паметта на оператора не се изграждат тихо и календарното време е лош заместител. Пребройте циклите. Циклите ще ви информират кога да смените.