PTFE кожухотръбен топлообменник работи и се подозира малък вътрешен теч на тръбата. Традиционният подход е спиране на процеса, източване на устройството и извършване на тест под налягане. Но чувствителна, ръчна термовизионна камера, насочена към външната страна на металната обвивка, често може да види невидимия топлинен призрак на теч, докато топлообменникът все още работи. Студената течност, излизаща от дупка вътре в тръбата, създава локализирано, необичайно студено петно ​​върху външната стена на корпуса, издайническо хладно място в морето от иначе равномерна топлина.

Как термичното изображение разкрива скрит теч на тръба

Принципът задтермовизионно откриване на теч PTFE обменникдиагнозата е проста. В типичен кожухотръбен топлообменник два флуида са разделени от стените на тръбата. Страната на тръбата носи единия флуид (често по-горещия или по-студения процесен поток), а страната на корпуса носи другия флуид. Външната повърхност на корпуса обикновено показва плавен, относително равномерен температурен профил, с незначителни вариации, причинени от позициите на преградите, входните/изходните дюзи и естествената конвекция.

Когато една PTFE тръба развие теч или пукнатина, течността вътре в тази тръба изтича в страната на корпуса. Ако течността от страната на тръбата е под по-високо налягане (което е обичайно за предотвратяване на замърсяване от страната на корпуса), изтичащата течност излиза от отвора и се удря в съседните тръби или директно върху вътрешната стена на корпуса. Този локализиран флуиден поток има температура, която е различна от тази на обемния флуид от страната на корпуса. Температурната разлика може да бъде от 2-5 градуса до 20-30 градуса, в зависимост от процеса.

Стената на металната обвивка провежда топлина много ефективно. Областта, където изтичащата течност докосва повърхността на вътрешната обвивка, бързо приема температура, близка до тази на изтичащата течност. Отвън чувствителна термовизионна камера (наричана още инфрачервена или IR камера) открива това католокализирано, постоянно студено петно(или гореща точка, ако изтичащата течност е по-гореща от течността от страната на корпуса). Петното обикновено е малко-само няколко сантиметра в диаметър-и точното му местоположение съответства на точката, в която струята се сблъсква с вътрешността на корпуса.

Извършване на термичното сканиране: Полева процедура стъпка по стъпка

Термичното изображение е неинвазивна, бърза техника, която може да се извърши, докато топлообменникът остава в пълна работа, без да се източва течност или да се намалява налягането в системата. Препоръчва се следната процедура:

1. Подгответе повърхността на обменника

Външната повърхност на корпуса трябва да е чиста, суха и без изолация (поне в областта, която ще се сканира). Изолацията може временно да бъде отстранена от лента или малък прозорец. Всякакви замърсявания, масло или вода по повърхността на черупката могат да създадат фалшиви топлинни отражения или да скрият истинската температура. Достатъчно е бързо избърсване със суха кърпа.

2. Изберете правилната термокамера

Препоръчва се термокамера с висока разделителна способност с термична чувствителност (NETD) по-малка или равна на 0,05 градуса (50 mK). По-евтините камери (напр. 0,10 градуса чувствителност) все още могат да открият по-големи течове, но ще пропуснат фините температурни разлики. Камерата трябва да има зрително поле, подходящо за размера на обменника; стандартна 24-градусова леща е подходяща за повечето диаметри на корпуса (300–1000 mm). Коефициентът на излъчване трябва да бъде настроен на 0,95 за боядисана или леко ръждясала въглеродна стомана или 0,85 за лъскава неръждаема стомана.

3. Сканирайте цялата външна обвивка

Операторът стои на безопасно разстояние и бавно завърта камерата по дължината на черупката, покривайки цялата обиколка, ако е възможно. Правят се множество преминавания, като се фокусира върху зони близо до срезове на прегради и тръбни листове, тъй като струите течове често попадат на тези места. Сканирането трябва да отнеме 5–10 минути за типичен топлообменник с дължина 3 метра.

4. Идентифицирайте локализирани топлинни аномалии

При нормално работещ, здрав топлообменник външната температура на корпуса изглежда като постепенен градиент-по-хладна близо до входа на охлаждащата течност, по-топла близо до изхода. Изтичане на тръба създава aостро, локализирано, кръгло или овално студено петнокойто не следва естествения градиент. Мястото обикновено има:

Температура, която е 1–5 градуса (или повече) различна от температурата на околната обвивка при същата аксиална позиция.

Добре дефинирана граница, често с концентричен „ореол“ на междинна температура.

Фиксирана позиция, която не се движи, когато потоците на процеса се променят (за разлика от временните ефекти на турбулентност).

Термалната камера вижда призрачния, студен подпис на скрития теч, изрисуван като тъмна, хладна синина върху топлата кожа на стоманената обвивка.

5. Документирайте и сравнете

Термичното изображение се запазва. Ако се открие предполагаемо студено петно, местоположението му се маркира върху черупката с парче тебешир или перманентен маркер. Същото място се сканира отново 15–30 минути по-късно. Ако студеното петно ​​продължава и остава на същото място, диагнозата се засилва. Преходните топлинни аномалии (напр. от преминаващ парен мехур или местно течение) ще изчезнат бързо.

6. Потвърдете с тест за целево налягане

Термичното изображение е aскринингинструмент. Не замества теста под налягане. Той обаче предоставя точно местоположение за предполагаемия теч. По време на планирано спиране обвивката се източва, подозрителната зона се отбелязва и съответната(ите) тръба(и) могат да бъдат индивидуално тествани под налягане (напр. чрез запушване на единия край и херметизиране с въздух, докато са потопени във вода или с помощта на сапунен разтвор). Термичното изображение насочва техниката директно към изтичащата тръба или поне до малка група от тръби, спестявайки часове на сляпо тестване.

Кога термичното изображение работи най-добре?

Техниката не е универсално приложима. Работи най-добре при следните условия:

Значителна температурна разлика между течности от страната на тръбата и страната на корпуса. A difference of at least 5°C (preferably >10 градуса ) създава ясен топлинен контраст. Ако и двата флуида са с почти една и съща температура, термичната сигнатура на теча е невидима.

Течност от страната на тръбата при по-високо налягане.Това гарантира, че изтичащата течност изтича с достатъчна скорост, за да достигне стената на корпуса. Ако страната на обвивката е под по-високо налягане, изтичането ще бъде навътре (течност на обвивката в тръбата) и термичната сигнатура може да е по-скоро върху лицето на тръбния лист, отколкото върху външната страна на обвивката.

Чиста, неизолирана повърхност на корпуса.Изолацията действа като термично одеяло, изглаждайки локализираните температурни разлики. Изолацията трябва да бъде отстранена от лентата. Въпреки това, някои тънки изолационни материали с ниска плътност (напр. минерална вата) все още позволяват достатъчно топлопроводимост към повърхността, за да се открият големи течове.

Работа в стационарно състояние.Топлообменникът трябва да е в нормални работни условия поне 30 минути преди сканиране. Преходните процеси при стартиране предизвикват много топлинни аномалии, които могат да бъдат сбъркани с течове.

Практически примери и ограничения

Пример 1: Охлаждане на гореща саламура с охлаждаща вода

PTFE обменник охлажда гореща солена вода (85 градуса) от страната на тръбата с охлаждаща вода (25 градуса) от страната на корпуса. Една тръба развива теч. 25-градусовата охлаждаща вода изтича в 85-градусовата саламура, но посоката на изтичане е навътре (черупка към тръба). Външната част на корпуса остава при повишена температура, тъй като охлаждащата вода не навлиза в стената на корпуса. Термично изображение на екстериора на корпуса бинеоткрийте този теч, тъй като изтичащата течност не докосва черупката. Вместо това операторът ще трябва да сканира лицето на тръбния лист или тръбопровода, свързан към страната на тръбата. Това подчертава значението на разбирането на посоката на потока и разликата в налягането.

Пример 2: Кондензатор със страна на студената тръба

Тефлоновият топлообменник кондензира гореща пара (120 градуса) от страната на корпуса със студена охлаждаща вода (30 градуса) от страната на тръбата при по-високо налягане. Една тръба изтича и студена водна струя излиза от отвора, удряйки вътрешността на черупката. Външната повърхност на черупката показва отчетливо, устойчиво студено петно, 5 градуса под околната температура на черупката. Това е идеално приложение за термично изображение.

Пример 3: Малък теч, голям обменник

Много малък теч (напр. дупка < 0,5 mm) може да доведе до малък дебит. Струята може да не достигне стената на корпуса; вместо това може да бъде увлечено в потока от страната на черупката и да се изпари или смеси преди удара. В такива случаи на черупката не се появява забележима топлинна аномалия. Техниката има граница на чувствителност; много малки течове все пак може да изискват конвенционален тест под налягане за откриване.

Предимства пред традиционните методи

За инсталации, които вече притежават термовизионна камера (използвана за електрически инспекции, огнеупорни проучвания или друга прогнозна поддръжка), допълнителните разходи за използването й за откриване на течове са нула. Спестеното време чрез избягване на ненужно спиране-или чрез драстично намаляване на продължителността на спиране за целеви ремонт-бързо оправдава инвестицията.

Най-добри практики и често срещани клопки

Не разчитайте на едно сканиране.Околният вятър, слънчевото натоварване и близките горещи повърхности могат да създадат фалшиви хладни петна. Сканирайте по различно време на деня или от различни ъгли.

Незабавно маркирайте предполагаемото местоположение.Използвайте непостоянен маркер върху черупката. Направете снимка на видима светлина заедно с топлинното изображение, за да корелирате.

Помислете за геометрията на преградата.Изтичащите струи често попадат в черупката точно срещу среза на преградата, тъй като пътят на потока е принуден около ръба на преградата. Обърнете специално внимание на тези области.

Използвайте диференциален температурен анализ.Много термокамери могат да показват температурната разлика между референтна точка и подозрителното място. Диференциал от 2 градуса или повече, който е стабилен във времето, е силен индикатор.

Корелирайте с данните за процеса.Бавно нарастване на проводимостта от страната на черупката, спад в налягането от страната на тръбата или промяна в температурите на изхода могат да подкрепят находката от термично изображение.

Заключение: Виждане на невидимата топлина

Термичното изображение е мощен, неинвазивен и предсказуем инструмент за диагностика, който може да забележи вътрешен теч в PTFE обменник отвън, докато процесът все още работи. Чрез идентифициране на характерното студено петно, причинено от изтичаща струя течност, която се сблъсква със стената на корпуса, квалифициран оператор може да локализира приблизителната тръба или зона на тръбата, изискващи внимание. Тази информация насочва целенасочен ремонт с малко време на престой по време на планирано спиране, вместо сляпо, отнемащо време търсене. Най-мощните диагностични очи са тези, които могат да видят невидимата топлина. За екипите по поддръжка, отговорни за PTFE топлообменници в агресивни химически или геотермални услуги, добавянето на термично изображение към инструментариума за отстраняване на неизправности превръща мистериозна, постепенна загуба на производителност във видима, действаща термична карта на скритата повреда.