Сценарият за повреда на PRV
Редукционният-вентил, подаващ пара от 3 barg към PTFE топлообменник, не се отваря. За 30 секунди-времето, необходимо на оператора да забележи алармата и ръчно да изолира захранването-обменникът изпитва пълно налягане на котела от 8 barg. Температурата на насищане с пара скача от 143 градуса на 175 градуса. Вътрешното налягане се утроява. Предпазният предпазен клапан на топлообменника се вдига при 4,5 barg, но потокът на пара надвишава неговия капацитет и налягането продължава да расте.
Когато вентилът е затворен, топлообменникът е претърпял кратко, но силно свръхналягане. Въпросът: оцелял ли е PTFE топлообменникът след това събитие или трябва да бъде сменен?
Отговорът зависи от разликата между проектното налягане и налягането на разрушаване, продължителността на свръхналягането и способността на PTFE да се възстановява от краткосрочно-претоварване при пълзене.
Маржът на налягането на разрушаване
PTFE топлообменник, проектиран за работно налягане от 3 barg, обикновено се изпитва под налягане-при 4,5 barg (конструкция 1,5×) и има налягане на разрушаване от 12-18 barg при работна температура, в зависимост от размерите на тръбата и степента на PTFE. Пикът от 8 бара е под налягането на спукване - тръбите няма да се спукат.
Безпокойството не е незабавно избухване, а ускорено пълзене. При 8 barg и 175 градуса обръчното напрежение в стената на тръбата е приблизително 2,5-3,0 пъти проектното напрежение. Скоростта на пълзене се увеличава експоненциално с напрежението - 3x увеличение на напрежението води до 10-30x увеличение на скоростта на пълзене. 30-секундният скок отнема живот при пълзене, еквивалентен на 5-15 минути при проектното напрежение.
| Параметър на пика на налягането | Стойност |
|---|---|
| Проектно налягане на парата | 3 бара |
| Пиково налягане (налягане на котела) | 8 barg |
| Продължителност на пика | 30 секунди |
| Обръчно напрежение на стената на тръбата при 3 barg | 2,5 MPa |
| Обръчно напрежение на стената на тръбата при 8 barg | 7,5 MPa |
| Коефициент на увеличаване на скоростта на пълзене | 10-30× |
| Еквивалентен изразходван живот на пълзене | 5-15 минути при дизайнерски стрес |
| PTFE налягане на спукване при 175 градуса (10 mm × 1 mm тръба) | 12-18 barg |
| Марж: налягане на спукване / налягане на пик | 1.5-2.25 |
Възстановяването-на пика
След като налягането се върне към нормалното, стената на PTFE тръбата се възстановява еластично от краткотрайното-претоварване. Допълнителното напрежение на пълзене, натрупано по време на пика, е малко-няколко стотни от процента-и не влияе измеримо на оставащия експлоатационен живот. Тръбите не се нуждаят от смяна.
Обменникът трябва да бъде инспектиран след събитието. Визуалната проверка проверява за признаци на деформация на тръбата, изтичане на фитинг или повреда на опората. Ултразвуковото измерване на дебелината в зоната на входа на парата потвърждава, че не е настъпило значително изтъняване на стената. Тест за налягане при 1,25 × проектно налягане проверява целостта на границата на налягането. Ако всички проверки преминат успешно, обменникът може да се върне в експлоатация.
Изискване за предпазен предпазен клапан
Събитието подчертава важността на правилно оразмерения предпазен клапан. Предпазният клапан трябва да бъде оразмерен така, че да поеме пълния поток на пара при максималното налягане нагоре по веригата, без да позволява налягането надолу по веригата да надвишава 1,1 × проектното налягане. Предпазен клапан, който се повдига при 4,5 barg, но не може да премине пълния поток, осигурява неадекватна защита. Изчисляването на размера на предпазния клапан трябва да вземе предвид най-лошия-случай: вентилът за подаване на пара е напълно отворен,-редукционният клапан не е отворен и топлообменникът е при максимално топлинно натоварване.
За PTFE топлообменници налягането на настройката на предпазния клапан трябва да бъде не повече от 1,1 × проектното налягане, а капацитетът на клапана трябва да бъде поне равен на максималния възможен поток на пара. Това гарантира, че дори пълна повреда на PRV не излага топлообменника на вредно свръхналягане.
Резюме
PTFE топлообменник може да издържи на кратък скок на налягането на парата от неуспешен-отворен PRV, без да се налага смяна. Маржът на налягането на спукване (1,5-2,25×) предотвратява спукването на тръбата. Животът при пълзене, консумиран от 30-секунден пик при 8 barg, е еквивалентен само на минути нормална работа. Проверка след-събитие – визуална, ултразвукова и тест под налягане – потвърждава годността за продължаване на обслужването. Правилно оразмереният предпазен клапан е от съществено значение за ограничаване на налягането по време на такива събития.
Инженерна поддръжка за дизайн на защита срещу налягане на PTFE топлообменник е достъпна при подаване на проектно налягане на парата, налягане на котела нагоре по веригата, дебит на парата и текущи спецификации на предпазния клапан.
