Скритата нестабилност
Вертикален PTFE топлообменник работи без видими проблеми. Налягането на парата е стабилно. Топлинната мощност отговаря на изискванията на процеса. Не се чуват необичайни шумове. И все пак вътре в тръбите се развива нестабилен пар-кондензатен интерфейс. Интерфейсът осцилира при 2-5 Hz, създавайки импулси на налягане, които уморяват стената на тръбата в зоната на трептене. Щетите се натрупват безшумно в продължение на месеци, докато една тръба не развие периферна пукнатина на водолинията.
Дву{0}}нестабилността на потока във вертикални тръби е трудна за откриване с конвенционални средства. Измерването на външната температура показва само леко замъгляване на резкия температурен преход на ниво конденз. Сензорите за вибрации на заглавките не откриват нищо-импулсите са твърде малки и твърде локализирани. Докато нестабилността предизвика звуков хидроудар или измерима загуба на производителност, повредата на тръбата вече е настъпила.
Мониторингът на акустичните емисии открива нестабилността в нейното начало чрез прослушване за високо{0}}честотните вълни на напрежение, генерирани, когато интерфейсът на осцилиращия кондензат удари стената на тръбата. Техниката е не-инвазивна, може да се прилага по време на нормална работа и осигурява ранно предупреждение за развиваща се нестабилност.
Принципът на акустичната емисия
Когато движещ се флуиден интерфейс удари стената на тръбата, ударът генерира вълна на напрежение, която се разпространява през материала на тръбата. Вълната съдържа широк спектър от честоти, от звукови (под 20 kHz) до ултразвукови (над 100 kHz). Ултразвуковите компоненти са особено диагностични, тъй като не са замърсени от околния растителен шум.
Сензор за акустична емисия-пиезоелектричен преобразувател, свързан към външната повърхност на тръбата-открива тези вълни на напрежение. Сигналът на сензора се усилва, филтрира и анализира за характерни признаци на нестабилност на интерфейса: тясна честотна лента, съответстваща на честотата на трептене, амплитудна модулация, когато интерфейсът се движи нагоре и надолу, и корелация с дебита на парата и нивото на кондензата.
Сензорът е прикрепен към тръбата на приблизителното местоположение на интерфейса на кондензата, което се идентифицира чрез термично изображение или ултразвуково откриване на ниво. Множество сензори по дължината на тръбата могат да проследяват позицията на интерфейса и неговия обхват на движение.
| Параметър на акустичната емисия | Стабилен поток | Развиване на нестабилност | Тежка нестабилност |
|---|---|---|---|
| Честотно съдържание | Широколентов, ниска амплитуда | Тесен пик при 2-8 Hz | Силен връх; налични хармоници |
| RMS амплитуда на сигнала (относителна) | 1.0 (базова линия) | 3-10× базова линия | 10-50× базова линия |
| Амплитудна модулация | Няма | периодични; корелира с потока | Силна периодична модулация |
| Стабилност на позицията на интерфейса | ±5 мм | ±15-30 mm | ±50+ mm |
| Риск от повреда на тръбата от умора | Незначително | Ниска (месеци до години) | Високо (седмици до месеци) |
| Препоръчително действие | Продължете да наблюдавате | Регулирайте налягането на парата или контрола на нивото | Незабавно коригиращо действие |
Коригиращи действия въз основа на диагнозата
Когато мониторингът на акустичните емисии открие развиваща се нестабилност, могат да се предприемат коригиращи действия, преди да настъпи повреда на тръбата. Коригиращото действие зависи от причината за нестабилността.
Ако нестабилността е причинена от прекомерна скорост на парата за диаметъра на тръбата и натоварването на кондензат, намаляването на налягането на парата или увеличаването на броя на активните тръби намалява скоростта под прага на нестабилност. Ако нестабилността е причинена от променливо ниво на кондензат поради неправилно оразмерен или неправилно функциониращ парен уловител, ремонтът или подмяната на уловителя стабилизира нивото. Ако нестабилността е причинена от колебание в разликата в налягането между подаването на пара и връщането на кондензата, стабилизирането на контурите за контрол на налягането решава проблема.
След коригиращи действия, мониторингът на акустичните емисии потвърждава, че нестабилността е елиминирана. След това наблюдението може да продължи на периодична основа-на тримесечие или на -полугодие-за потвърждаване на продължаващата стабилна работа.
Приложение специално към PTFE
PTFE тръбите са отлични вълноводи за акустична емисия за интересуващия ни честотен диапазон. Ниският акустичен импеданс на PTFE в сравнение с металите осигурява добро свързване между импулса на-налягане на течността и вибрациите на стената на тръбата. Затихването на сигнала по дължината на тръбата е умерено, което позволява на сензори, поставени на достъпни секции на тръбата, да откриват нестабилност, възникваща на няколко метра в потопени секции.
Не{0}}инвазивният характер на техниката е особено ценен за PTFE обменници, където тръбите не са достъпни за вътрешна проверка по време на работа. Акустичният мониторинг предоставя информация за условията на вътрешния поток, без да прониква в границата на налягането или да прекъсва производството.
Резюме
Мониторингът на акустичните емисии диагностицира нестабилността на интерфейса на пара-процесния флуид във вертикални PTFE топлообменници чрез откриване на ултразвукови вълни на напрежение, генерирани от осцилиращ кондензатен интерфейс. Техниката осигурява ранно предупреждение за развиваща се нестабилност, преди да настъпи повреда от умора на тръбата, позволявайки коригиращи действия чрез регулиране на налягането на парата, поддръжка на сифона или стабилизиране на контрола на налягането.
Не-инвазивният метод е много-подходящ за PTFE тръби, които осигуряват добро акустично свързване и позволяват наблюдение на недостъпни потопени секции. Периодичният акустичен мониторинг може да бъде интегриран в програма за прогнозна поддръжка за вертикални инсталации на PTFE топлообменник.
Инженерна поддръжка за настройка и интерпретация на мониторинг на акустични емисии в специфични конфигурации на PTFE топлообменник е достъпна при подаване на размери на тръбата, налягане на парата, дизайн на кондензната система и всякакви наблюдавани колебания в производителността.
