En PTFE-skall-og-rør-varmeveksler er i drift, og det er mistanke om en liten intern rørlekkasje. Den tradisjonelle tilnærmingen er å stenge prosessen, tømme enheten og utføre en trykktest. Men et følsomt, håndholdt termisk bildekamera, rettet mot utsiden av metallskallet, kan ofte se det usynlige, termiske spøkelset av en lekkasje mens veksleren fortsatt er i gang. Den kalde væsken som slipper ut fra et nålhull inne i et rør skaper en lokalisert, unormalt kald flekk på den ytre skallveggen, et avslørende kjølig sted i et hav med ellers jevn varme.

Hvordan termisk bildebehandling avslører en skjult rørlekkasje

Prinsippet baktermisk bildebehandling lekkasjedeteksjon PTFE-vekslerdiagnosen er grei. I en typisk skall-og-rør-varmeveksler er to væsker atskilt av rørveggene. Rørsiden bærer en væske (ofte den varmere eller kaldere prosesstrømmen), og skallsiden bærer den andre væsken. Den ytre skalloverflaten viser normalt en jevn, relativt jevn temperaturprofil, med mindre variasjoner forårsaket av ledeplateposisjoner, innløps-/utløpsdyser og naturlig konveksjon.

Når et enkelt PTFE-rør utvikler en lekkasje eller sprekk, slipper væsken inne i røret inn i skallsiden. Hvis væsken på rørsiden har et høyere trykk (som er vanlig for å forhindre forurensning på skallsiden), spruter den lekkende væsken ut av hullet og treffer tilstøtende rør eller direkte på innsiden av skallet. Denne lokaliserte væskestrømmen har en temperatur som er forskjellig fra væsken på bulkskallsiden. Temperaturforskjellen kan være så liten som 2–5 grader eller så stor som 20–30 grader, avhengig av prosessen.

Metallskallveggen leder varme meget effektivt. Området der lekkasjevæsken berører den indre skalloverflaten antar raskt en temperatur nær den for lekkasjevæsken. Fra utsiden oppdager et følsomt termisk bildekamera (også kalt et infrarødt eller IR-kamera) dette som enlokalisert, vedvarende kaldt sted(eller hot spot, hvis den lekkende væsken er varmere enn væsken på skallsiden). Stedet er vanligvis lite-bare noen få centimeter i diameter-og dets nøyaktige plassering tilsvarer punktet der strålen treffer skallets indre.

Utføre den termiske skanningen: En trinnvis feltprosedyre

Termisk avbildning er en ikke-invasiv, rask teknikk som kan utføres mens veksleren forblir i full drift, uten å tømme væske eller ta ned trykket i systemet. Følgende prosedyre anbefales:

1. Klargjør veksleroverflaten

Den utvendige skalloverflaten må være ren, tørr og fri for isolasjon (i det minste i området som skal skannes). Isolasjon kan fjernes midlertidig fra en stripe eller et lite vindu. Eventuell smuss, olje eller vann på skalloverflaten kan skape falske termiske refleksjoner eller skjule den sanne temperaturen. En rask tørking med en tørr klut er tilstrekkelig.

2. Velg riktig termisk kamera

Et høyoppløselig termisk kamera med en termisk følsomhet (NETD) på mindre enn eller lik 0,05 grader (50 mK) anbefales. Billigere kameraer (f.eks. 0,10 graders følsomhet) kan fortsatt oppdage større lekkasjer, men vil savne subtile temperaturforskjeller. Kameraet bør ha et synsfelt som passer for vekslerstørrelsen; en standard 24 graders linse er tilstrekkelig for de fleste skalldiametre (300–1000 mm). Emissivitet bør settes til 0,95 for malt eller lett rustet karbonstål, eller 0,85 for skinnende rustfritt stål.

3. Skann hele skallet utvendig

Operatøren står på trygg avstand og panorerer sakte kameraet langs lengden av skallet, og dekker hele omkretsen hvis mulig. Det gjøres flere passeringer, med fokus på områder i nærheten av baffelkutt og rørplater, fordi lekkasjestråler ofte treffer på disse stedene. Skanningen bør ta 5–10 minutter for en typisk 3 meter lang veksler.

4. Identifiser lokaliserte termiske anomalier

På en normalt fungerende, sunn varmeveksler, vises den eksterne skalltemperaturen som en gradvis gradient-kjøler nær innløpet av en kjølevæske, varmere nær utløpet. En rørlekkasje skaper enskarp, lokalisert, sirkulær eller oval kald flekksom ikke følger den naturlige gradienten. Stedet har vanligvis:

En temperatur som er 1–5 grader (eller mer) forskjellig fra den omgivende skalltemperaturen i samme aksiale posisjon.

En veldefinert grense, ofte med en konsentrisk "halo" av middels temperatur.

En fast posisjon som ikke beveger seg når prosessflyten endres (i motsetning til midlertidige turbulenseffekter).

Termokameraet ser den spøkelsesaktige, kalde signaturen til den skjulte lekkasjen, malt som et mørkt, kjølig blåmerke på den varme huden til stålskallet.

5. Dokumenter og sammenlign

Det termiske bildet lagres. Hvis en mistenkt kald flekk blir funnet, er plasseringen markert på skallet med et stykke kritt eller en permanent markør. Det samme stedet skannes igjen 15–30 minutter senere. Hvis den kalde flekken vedvarer og forblir på samme sted, forsterkes diagnosen. Forbigående termiske anomalier (f.eks. fra en forbigående dampboble eller et lokalt trekk) vil forsvinne raskt.

6. Bekreft med en målrettet trykktest

Termisk avbildning er enscreeningverktøy. Den erstatter ikke en trykktest. Det gir imidlertid en nøyaktig plassering for den mistenkte lekkasjen. Under en planlagt stans dreneres skallet, det mistenkte området noteres, og det eller de tilsvarende rørene kan trykktestes individuelt (f.eks. ved å plugge den ene enden og sette luft under trykk mens den er nedsenket i vann eller ved å bruke en såpeløsning). Det termiske bildet leder teknikeren direkte til det lekkende røret eller i det minste til en liten gruppe rør, og sparer timer med blindtesting.

Når fungerer termisk bildebehandling best?

Teknikken er ikke universelt anvendelig. Det fungerer best under følgende forhold:

Betydelig temperaturforskjell mellom væsker på rørsiden og skallsiden. A difference of at least 5°C (preferably >10 grader) skaper en klar termisk kontrast. Hvis begge væskene har nesten samme temperatur, er lekkasjens termiske signatur usynlig.

Væske på rørsiden ved høyere trykk.Dette sikrer at den lekkende væsken spruter ut med nok hastighet til å nå skallveggen. Hvis skallsiden har høyere trykk, vil lekkasjen være innover (skallvæske inn i røret), og den termiske signaturen kan være på rørplatens overflate i stedet for på skallets utside.

Ren, uisolert skalloverflate.Isolasjon fungerer som et termisk teppe, og jevner ut lokale temperaturforskjeller. Isolasjonen skal fjernes fra en stripe. Noen tynne isolasjonsmaterialer med lav tetthet (f.eks. mineralull) tillater imidlertid fortsatt nok varmeledning til overflaten til å oppdage store lekkasjer.

Steady-state drift.Veksleren skal være i normale driftsforhold i minst 30 minutter før skanning. Oppstartstransienter produserer mange termiske anomalier som kan forveksles med lekkasjer.

Praktiske eksempler og begrensninger

Eksempel 1: Avkjøling av varm saltlake med kjølevann

En PTFE-veksler kjøler varm saltlake (85 grader) på rørsiden med kjølevann (25 grader) på skallsiden. Et rør utvikler en lekkasje. 25 graders kjølevann lekker inn i 85 graders saltlake, men lekkasjeretningen er innover (skall til rør). Skallets ytre forblir på en forhøyet temperatur fordi kjølevannet ikke treffer skallveggen. Termisk avbildning av skallet utvendig villeikkeoppdage denne lekkasjen fordi den lekkende væsken ikke berører skallet. I stedet må operatøren skanne rørplatens overflate eller røret som er koblet til rørsiden. Dette fremhever viktigheten av å forstå strømningsretning og trykkforskjell.

Eksempel 2: Kondensator med kald rørside

En PTFE-veksler kondenserer en varm damp (120 grader) på skallsiden, med kaldt kjølevann (30 grader) på rørsiden ved høyere trykk. Et rør lekker, og kaldt vann spruter ut av nålehullet og treffer det indre av skallet. Den ytre skalloverflaten viser en tydelig, vedvarende kald flekk, 5 grader under den omgivende skalltemperaturen. Dette er en perfekt applikasjon for termisk bildebehandling.

Eksempel 3: Liten lekkasje, stor veksler

En veldig liten lekkasje (f.eks. et nålhull < 0,5 mm) kan bare gi en liten strømningshastighet. Det kan hende at strålen ikke når skallveggen; i stedet kan den bli medført i strømmen på skallsiden og fordampe eller blandes før den støter. I slike tilfeller vises ingen påvisbar termisk anomali på skallet. Teknikken har en følsomhetsgrense; svært små lekkasjer kan fortsatt kreve en konvensjonell trykktest for deteksjon.

Fordeler fremfor tradisjonelle metoder

For anlegg som allerede eier et termisk bildekamera (brukes til elektriske inspeksjoner, ildfaste undersøkelser eller annet forutsigbart vedlikehold), er den inkrementelle kostnaden ved å bruke det til lekkasjedeteksjon null. Tiden som spares ved å unngå en unødvendig nedleggelse-eller ved å drastisk redusere varigheten av en nedleggelse for målrettet reparasjon-rettferdiggjør raskt investeringen.

Beste praksis og vanlige fallgruver

Ikke stol på en enkelt skanning.Omgivende vind, solbelastning og varme overflater i nærheten kan skape falske kjølige flekker. Skann til forskjellige tider på dagen eller fra forskjellige vinkler.

Merk det mistenkte stedet umiddelbart.Bruk en ikke-permanent markør på skallet. Ta et bilde med synlig lys ved siden av termobildet for å korrelere.

Tenk på baffelgeometrien.Lekkasjestråler treffer ofte skallet rett overfor en ledeplate, fordi strømningsbanen tvinges rundt ledeplatens kant. Vær spesielt oppmerksom på disse områdene.

Bruk differensialtemperaturanalyse.Mange termiske kameraer kan vise temperaturforskjellen mellom et referansepunkt og det mistenkte stedet. En differensial på 2 grader eller mer som er stabil over tid er en sterk indikator.

Korrelere med prosessdata.En langsom økning i ledningsevnen på skallsiden, et fall i trykket på rørsiden eller en endring i utløpstemperaturer kan støtte funnene av termisk avbildning.

Konklusjon: Å se den usynlige varmen

Termisk bildebehandling er et kraftig, ikke-invasivt og prediktivt diagnostisk verktøy som kan oppdage en intern lekkasje i en PTFE-veksler fra utsiden, mens prosessen fortsatt pågår. Ved å identifisere den karakteristiske kalde flekken forårsaket av en lekkende væskestråle som treffer skallveggen, kan en dyktig operatør lokalisere det omtrentlige rør- eller rørområdet som krever oppmerksomhet. Denne informasjonen veileder en målrettet reparasjon med lav nedetid under en planlagt nedleggelse, i stedet for et blindt, tidkrevende søk. De kraftigste diagnostiske øynene er de som kan se den usynlige varmen. For vedlikeholdsteam som er ansvarlige for PTFE-varmevekslere i aggressive kjemiske eller geotermiske tjenester, gjør å legge til termisk bildebehandling til feilsøkingsverktøysettet et mystisk, gradvis ytelsestap til et synlig, handlingsdyktig termisk kart over den skjulte feilen.