Lämpöpyöräilyn kustannustekijä
Kemiallisen reaktorin lämmitysjärjestelmä kiertää 25 astetta 150 asteeseen ja takaisin kahdesti päivässä - 730 täyttä lämpösykliä vuodessa. Jokainen jakso rasittaa lämmönvaihdinmateriaaleja lämmönsiirtopinnan ja rakenteellisen alustan välisen erilaisen lämpölaajenemisen kautta.
Lasi{0}}vuoratut teräslämmönvaihtimet valmistetaan sulattamalla borosilikaattilasikerros teräskuoreen noin 850 asteessa. Lasilla ja teräksellä on erilaiset lämpölaajenemiskertoimet: lasi 3-6 × 10⁻⁶/aste, teräs 12-15 × 10⁻⁶/aste. 2-4-kertainen ero tarkoittaa, että jokaisen lämpösyklin aikana lasi ja teräs laajenevat ja supistuvat eri tahtia. Leikkausjännitys kehittyy lasin ja teräksen rajapinnassa.
PTFE-lämmönvaihtimilla ei ole liitäntää. Putken seinämä on homogeeninen fluoripolymeeri. Lämpölaajeneminen tapahtuu koko seinämän paksuuden elastisella muodonmuutoksella. Eriarvoista stressiä ei synny. Tämän perustavanlaatuisen eron ylläpitokustannukset ovat huomattavat vuosikymmeniä mitattuna laitteiden käyttöiän aikana.
Lasin halkeiluvikatila
Toistuvassa lämpösyklissä kumulatiivinen leikkausjännitys lasi-teräsrajapinnassa aiheuttaa progressiivisia vaurioita. Mikro-halkeamia syntyy lasikuplien, sulkeumien tai alkuperäisen valmistuksen ohuiden täplien mikroskooppisista vioista. Jokainen lämpösykli laajentaa halkeamia hieman.
Lopulta halkeamat yhdistyvät ja lasinpala irtoaa terässubstraatista. Tämä on halkeilua. Halkeileva alue altistaa paljaan teräksen prosessikemikaalille. Happokäytössä teräs syöpyy nopeasti. Korroosiotuotteet voivat saastuttaa prosessin. Altistunut alue kasvaa, kun kemikaali heikentää viereistä lasia. Lämmönvaihdin on poistettava käytöstä uudelleenlasitusta varten.
Uudelleenlasitus ei ole kenttäkorjaus. Koko lämmönvaihdin on poistettava, lähetettävä erityiseen laitokseen, poistettava jäljellä oleva lasi, lasittava uudelleen, poltettava, testattava ja palautettava. Prosessi kestää 4-8 viikkoa. Tuotanto menetetään koko ajaksi, ellei varavaihdinta ole saatavilla. Varaostetun-varaosan, varastoinnin ja huollon hinta on sisällytettävä elinkaarikustannuksiin.
Taulukko 1: Ylläpitokustannusten vertailu 10 vuoden ajalta (730 lämpösykliä/vuosi, 25-150 astetta)
| Ylläpitokustannuselementti | Lasi{0}}vuorattu teräs | PTFE |
|---|---|---|
| Lasin vuorauksen odotettu käyttöikä lämpösyklissä (vuosia) | 3-6 | Ei käytössä (ei vuorausta) |
| Tapahtumat yli 10 vuoden ajalta | 1-3 | 0 |
| Uudelleenlasituskulut tapahtumaa kohden (% uusista laitteista) | 50-80% | N/A |
| Katkosaika uudelleenlasitustapahtumaa kohti (viikkoja) | 4-8 | N/A |
| Tarvitaan varavaihdin | Kyllä (tuotannon ylläpitämiseksi uudelleenlasituksen aikana) | Ei |
| Vuotuinen tarkastusmaksu | Keskitaso (lasivikojen kipinätesti) | Matala (visuaalinen + ultraäänipaksuus) |
| Kenttäkorjausmahdollisuus | Ei mitään (lasivaurioita=tehdaskorjaus) | Kyllä (putken sulkeminen tai vaihto) |
| Korjaa seisokit pienten vaurioiden vuoksi | Viikot (tehdaslasi) | Aukioloajat (kenttäkorjaus) |
| 10 vuoden kokonaishuoltokustannukset (suhteellinen) | 2-4 × alkuperäisen laitteiston hinta | 0,1-0,3 × laitteiston alkuperäinen hinta |
Kenttäkorjauksen etu
Kun PTFE-lämmönvaihdinputkeen kehittyy vuoto-tyypillisesti useiden vuosien käytön jälkeen virumisohennuksesta-, korjaus tehdään kentällä. Vaurioitunut putki tunnistetaan painetestauksella. Se on kytketty molemmista otsikoista PTFE-liittimillä. Vaihdin palaa käyttöön muutaman tunnin sisällä ja toimii hieman pienemmällä teholla.
Jos tukkeutumisen aiheuttamaa kapasiteetin pienenemistä ei voida hyväksyä, vaurioitunut putki tai putkinippu voidaan vaihtaa seuraavan ajoitetun huoltoseisokin aikana. Vaihto on mekaaninen: irrota puristusliittimet, poista vaurioitunut putki, aseta uusi putki paikalleen, kiristä liittimet uudelleen. Mitään erityisiä laitteita ei tarvita. Korjauksen suorittaa tehtaan huoltohenkilöstö vakiotyökaluilla.
Tämä kenttäkorjattavuus eliminoi varavaihtimen tarpeen. Se eliminoi 4-8 viikon tuotantoseisokin tehtaan uudelleenlasituksessa. Sen avulla voidaan ajoittaa ja hallita huoltoa lasin rikkoutumistapahtumien sanelemisen sijaan.
Tarkastuksen yksinkertaisuuden kontrasti
Lasi{0}}vuorattu teräs vaatii määräajoin kipinätestauksen lasivikojen havaitsemiseksi. Korkea-jännitteen anturi johdetaan lasipinnan yli; kipinä osoittaa viasta, joka tunkeutuu teräkseen. Testi edellyttää, että vaihdin on tyhjä ja kuiva. Se vie aikaa-ja havaitsee vain jo olemassa olevat viat,-se ei voi ennustaa, milloin seuraava vika syntyy.
PTFE-lämmönvaihtimet tarkastetaan ultraääni-seinämäpaksuusmittauksella-nopeasti, ei--tuhoavia ja toimivia ilman, että vaihdinta poistetaan käytöstä. Mittaukset seuraavat virumisharvennusten hidasta, ennustettavaa etenemistä. Tulevaisuuden seinämän paksuus voidaan ennustaa nykyisten mittausten perusteella, jolloin vaihto voidaan suunnitella vuosia etukäteen.
Yhteenveto
PTFE-lämmönvaihtimet tarjoavat huomattavasti pienemmät ylläpitokustannukset kuin lasi{0}}vuorattu teräs lämpökiertoisessa kunnossapidossa, koska PTFE:ssä ei ole halkeilua, materiaalirajapinta ei eroa väsymyksestä ja kentällä{1}}korjattava rakenne, joka eliminoi tehtaan lasituksen ja varavaihtimien tarpeen. 10 -vuoden aikana PTFE:n huoltokustannukset ovat 0,1–0,3 kertaa alkuperäiset laitekustannukset verrattuna 2–4 kertaa lasivuoratun teräksen kustannuksiin.
Mahdollisuus korjata PTFE-vaihtimet kentällä muutamassa tunnissa verrattuna lasin uudelleenlasitukseen vaadittuihin viikkoihin tarjoaa tuotannon saatavuuden etuja, jotka usein ylittävät suorat ylläpitokustannussäästöt.
Tekninen analyysi lämpökiertoisten lämmönvaihtimen materiaalien valinnasta on saatavilla, kun toimitetaan käyttölämpötila-alue, syklitiheys, prosessikemia, nykyiset ylläpitokustannuksia koskevat tiedot ja tuotantoseisokkien kustannustiedot.
