Piilotettu epävakaus
Pystysuora PTFE-lämmönvaihdin toimii ilman näkyviä ongelmia. Höyryn paine on tasainen. Lämpöteho täyttää prosessin vaatimukset. Mitään epätavallisia ääniä ei kuulu. Silti putkien sisällä kehittyy epävakaa höyry-kondensaatiorajapinta. Rajapinta värähtelee 2-5 Hz, jolloin syntyy painepulsseja, jotka väsyttävät putken seinämää värähtelyvyöhykkeellä. Vauriot kasaantuvat hiljaa kuukausien ajan, kunnes putkeen kehittyy kehämäinen halkeama vesiviivalle.
Kaksivaiheisen virtauksen epävakautta pystyputkissa on vaikea havaita tavanomaisin keinoin. Ulkoinen lämpötilamittaus osoittaa vain pientä hämärtymistä terävässä lämpötilanmuutoksessa lauhteen tasolla. Otsikoissa olevat tärinäanturit eivät havaitse mitään,{3}}pulssit ovat liian pieniä ja liian paikallisia. Siihen mennessä, kun epävakaus aiheuttaa kuuluvan vesivasaran tai mitattavissa olevan suorituskyvyn menetyksen, putki on jo vaurioitunut.
Akustisen päästön valvonta havaitsee epävakauden sen alkaessa kuuntelemalla korkeataajuisia jännitysaaltoja, joita syntyy, kun värähtelevä lauhteen rajapinta osuu putken seinämään. Tekniikka on ei-invasiivinen, sitä voidaan käyttää normaalin toiminnan aikana, ja se antaa varhaisen varoituksen epävakauden kehittymisestä.
Akustisen päästön periaate
Kun liikkuvan nesteen rajapinta osuu putken seinämään, isku synnyttää jännitysaallon, joka etenee putken materiaalin läpi. Aalto sisältää laajan kirjon taajuuksia kuuluvista (alle 20 kHz) ultraääniin (yli 100 kHz). Ultraäänikomponentit ovat erityisen diagnostisia, koska ne eivät ole ympäristön kasvien melun saastuttamia.
Akustinen emissioanturi-pietsosähköinen muunnin, joka on kytketty putken ulkopintaan-tunnistaa nämä jännitysaallot. Anturisignaali vahvistetaan, suodatetaan ja analysoidaan rajapinnan epävakauden tunnusmerkkien varalta: kapea taajuuskaista, joka vastaa värähtelytaajuutta, amplitudimodulaatio, kun rajapinta liikkuu ylös ja alas, ja korrelaatio höyryn virtausnopeuden ja lauhteen tason kanssa.
Anturi on kiinnitetty putkeen kondenssivesirajapinnan likimääräiseen paikkaan, joka tunnistetaan lämpökuvauksella tai ultraäänitason tunnistuksella. Useat anturit putken pituudella voivat seurata liitännän sijaintia ja sen liikealuetta.
| Akustisen päästön parametri | Vakaa virtaus | Epävakauden kehittäminen | Vakava epävakaus |
|---|---|---|---|
| Taajuussisältö | Laajakaista, matala amplitudi | Kapea huippu 2-8 Hz | Vahva huippu; harmoniset läsnä |
| RMS-signaalin amplitudi (suhteellinen) | 1.0 (perustaso) | 3-10× perusviiva | 10-50× perusviiva |
| Amplitudimodulaatio | Ei mitään | määräajoin; korreloi virtauksen kanssa | Vahva jaksollinen modulaatio |
| Käyttöliittymän asennon vakaus | ±5 mm | ±15-30 mm | ±50+ mm |
| Putken väsymisvaurion vaara | Mitätön | Matala (kuukausista vuosiin) | Korkea (viikoista kuukausiin) |
| Suositeltu toimenpide | Jatka seurantaa | Säädä höyryn painetta tai tasosäätöä | Välittömät korjaavat toimenpiteet |
Korjaavat toimenpiteet diagnoosin perusteella
Kun akustisten päästöjen valvonta havaitsee kehittyvän epävakauden, korjaaviin toimenpiteisiin voidaan ryhtyä ennen kuin putken vaurioituminen tapahtuu. Korjaava toimenpide riippuu epävakauden syystä.
Jos epävakaus johtuu putken halkaisijan liiallisesta höyryn nopeudesta ja lauhteen kuormituksesta, höyrynpaineen vähentäminen tai aktiivisten putkien määrän lisääminen laskee nopeutta epästabiilisuuskynnyksen alapuolelle. Jos epävakaus johtuu lauhteen tason vaihtelusta, joka johtuu väärän kokoisesta tai viallisesta höyrylukkosta, erottimen korjaus tai vaihto vakauttaa tasoa. Jos epävakauden aiheuttaa värähtelevä paine-ero höyryn tulon ja lauhteen paluuveden välillä, paineensäätösilmukoiden stabilointi ratkaisee ongelman.
Korjaustoimenpiteiden jälkeen akustinen päästövalvonta vahvistaa, että epävakaus on poistettu. Seurantaa voidaan sitten jatkaa säännöllisin väliajoin -neljännesvuosittain tai puolivuosittain-vuosittain- vakaan toiminnan varmistamiseksi.
Sovellus erityisesti PTFE:hen
PTFE-putket ovat erinomaisia akustisen emission aaltoputkia kiinnostavalla taajuusalueella. PTFE:n alhainen akustinen impedanssi metalleihin verrattuna tarjoaa hyvän kytkennän nesteen-välittämän painepulssin ja putken seinämän värähtelyn välillä. Signaalin vaimennus putkea pitkin on kohtalainen, minkä ansiosta saavutettaviin putken osiin sijoitetut anturit voivat havaita useiden metrien päässä esiintyvän epävakauden upotetuissa osissa.
Tekniikan ei-invasiivinen luonne on erityisen arvokas PTFE-vaihtimissa, joissa putkiin ei pääse käsiksi sisäistä tarkastusta varten käytön aikana. Akustinen valvonta antaa tietoa sisäisistä virtausolosuhteista ilman painerajaa tunkeutumatta tai tuotantoa keskeyttämättä.
Yhteenveto
Akustinen päästöjen valvonta diagnosoi höyryn{0}}prosessinesteen rajapinnan epävakauden pystysuuntaisissa PTFE-lämmönvaihtimissa havaitsemalla värähtelevän lauhteen rajapinnan synnyttämät ultraäänijännitysaallot. Tekniikka antaa varhaisen varoituksen epävakauden kehittymisestä ennen putken väsymisen vaurioitumista, mikä mahdollistaa korjaavat toimet höyrynpaineen säädön, erottimen ylläpidon tai paineensäädön stabiloinnin avulla.
Ei-invasiivinen menetelmä-sopii hyvin-PTFE-putkille, jotka tarjoavat hyvän akustisen kytkennän ja mahdollistavat saavuttamattomien upotettujen osien valvonnan. Säännöllinen akustinen valvonta voidaan integroida ennakoivaan huolto-ohjelmaan pystysuuntaisille PTFE-lämmönvaihdinasennuksille.
Teknistä tukea akustisten päästöjen valvontaan ja tulkintaan tietyissä PTFE-lämmönvaihdinkokoonpanoissa on saatavilla, kun putken mitat, höyrynpaine, lauhdejärjestelmän rakenne ja havaitut suorituskyvyn vaihtelut on toimitettu.
