Hvordan overvåke strømning og trykk for å beskytte PTFE-varmeveksleren

PTFE varmeveksleren begynte å rasle. En rørbunt sviktet på uker. Problemet var for høy strømningshastighet, pumpen var overdimensjonert, noe som fikk de fleksible PTFE-rørene til å vibrere og gni mot hverandre. Daglig trykk- og strømningsovervåking ville ha oppdaget problemet tidlig.
Når det gjelder fluiddynamikk, er oppførselen til PTFE-varmevekslere forskjellig fra metallvarmevekslere. Rørene er bevisst fleksible og har tynne vegger for å tillate termisk ekspansjon. Imidlertid gjør denne fleksibiliteten dem mottakelige for kreftene i strømningsveien. Når strømningshastigheten overskrider designgrensen (vanligvis 2 m/sek i rørene), begynner den kinetiske energien til væsken å eksitere de naturlige vibrasjonsmodusene. Rørene slår frem og tilbake, og treffer nærliggende rør eller baffelstøtten tusenvis av ganger i minuttet. Denne repeterende mikro-påvirkningen (kalt slitasje) ødelegger raskt PTFE-overflaten. En liten rasling kan føre til lekkasjer som gjør at korrosiv prosessvæske kan nå stålskallet. En stille veksler er en glad veksler. Støy er et varsel.
Høyt trykk-fall øker risikoen. Trykkfallet over rørbunten øker med kvadratet på hastigheten, og en liten overhastighet kan lett doble eller tredoble differensialtrykket. Den tynne PTFE-veggen er ment å motstå kjemisk angrep ikke strukturelt trykk. For høyt ytre trykk kan føre til at den tynne PTFE-veggen bøyer seg innover eller lokal kollaps hvis foringen ikke er tilstrekkelig støttet. Dette er vanligvis det første symptomet som oppdages av operatører som en uventet økning i pumpens utløpstrykk eller en reduksjon i strømningshastighet ved konstant pumpehastighet. Feilen i veksleren er ikke katastrofal med det første, den blir bare presset for å akseptere mer hydraulisk belastning enn dens fleksible indre kan håndtere.

Vannhammer gir en tredje trussel, umiddelbart. En rask ventillukking eller en pumpetur stopper væskekolonnen brått og en høyhastighets trykkbølge settes opp gjennom systemet. Med stive metallrør absorberes bølgen i rørveggen. Med en PTFE-foret eller PTFE-rørveksler treffer bølgen den myke foringen direkte. Den påfølgende spenningen kan være større enn sprengstyrken til foringen, kollapsende rør eller makulering av forbindelsen mellom PTFE og stål ved rørplaten. Noen ganger er én vann-hammer nok til å produsere skjulte sprekker som bare lekker etter dager med arbeid. Dine daglige måleravlesninger representerer pulsen til utstyret ditt. Skriv dem ned.
Så, beskyttelsen av veksleren starter med streng daglig overvåking. Ved starten av hvert skift registrerer du innløps- og utløpstrykk på både prosess- og verktøysiden. Beregn trykkfallet og sammenlign med ren-designverdien som er angitt på dataarket. En rask økning kan indikere begroing eller en delvis blokkert kanal, mens en plutselig reduksjon generelt vil indikere et rørbrudd som har kortsluttet strømningsbanen. Og flytt rundt i veksleren og lytt samtidig. Enhver ny rasling, summing eller metallisk surring indikerer rørvibrasjoner og krever rask handling: reduser strømningshastigheten med 20 % og kontaktvedlikehold før du fortsetter.
Strømningshastighet bør kontrolleres mot original design. Hvis en pumpe har blitt endret til en større pumpe eller hvis en reguleringsventil har blitt strupet nedstrøms, kan hastigheten inne i rørene ha økt uten at noen vet det. Hvis systemet alltid kjører over 2 m/s, installer en enkel åpningsplatestrømningsbegrenser eller en variabel frekvensomformer på pumpen. Hvis trykkstøt er et kjent problem -, f.eks. på linjer med hurtig-lukking av ventiler -, legg til en overspenningsdemper eller blære-akkumulator nær vekslerens inngang. Disse enhetene demper sjokkbølgen før den når PTFE-rørene. Slå aldri{10}en pumpe mot en lukket ventil på veksleren. Overtrykk kan føre til at PTFE-rørene blåses opp til de sprekker eller løsner fra setene.
Hold en egen loggbok eller digitalt trendark for hver varmeveksler. Inngangstrykkfall, strømningshastighet, innløps- og utløpstemperaturer og lyder på samme tid hver dag. Og dataene, over uker og måneder, avslører tilsynelatende trender. Trykkreduksjonen øker gradvis, noe som indikerer normal begroing som kan håndteres ved neste planlagte nedetid. Et plutselig sprang betyr imidlertid en tett, kollapsende rør eller rusk som er fanget i bunten. Trender bidrar også til å skille naturlige sesongsvingninger i kjølevannstemperaturen- fra ekte mekaniske problemer. Hvis loggen viser en hastighet som nærmer seg den øvre grensen, kan operatøren gripe inn før slitasje på slitasjen begynner.
Katastrofale rørbuntfeil kan unngås ved regelmessig kontroll av trykk, strømning og lyd. Den første forsvarslinjen er operatører som lytter og logger data. Hver rasling blir behandlet som et signal, hver uforklarlig trykkforskyvning som en utløser for undersøkelse, slik at fabrikken holder sine PTFE-varmevekslere i drift innenfor sine væske-dynamiske begrensninger. Dette resulterer i lengre levetid, færre lekkasjer og tryggheten som kommer av å vite at utstyret er beskyttet av grundig overvåking – ikke overlatt til tilfeldighetene.