A rejtett instabilitás
A függőleges PTFE hőcserélő látható probléma nélkül működik. A gőznyomás állandó. A hőteljesítmény megfelel a folyamat követelményeinek. Nem hallható szokatlan zaj. A csövek belsejében azonban instabil gőz{4}}kondenzációs felület alakul ki. Az interfész 2-5 Hz-en oszcillál, nyomásimpulzusokat hozva létre, amelyek kifárasztják a csőfalat az oszcillációs zónában. A sérülések csendben halmozódnak fel hónapok alatt, amíg egy csőben kerületi repedés keletkezik a vízvonalon.
A függőleges csövek kétfázisú áramlási instabilitását hagyományos módszerekkel nehéz észlelni. A külső hőmérsékletmérés csak enyhe elmosódást mutat az éles hőmérséklet-átmenetben a kondenzátum szintjén. A fejléceken lévő rezgésérzékelők semmit sem észlelnek,{3}}az impulzusok túl kicsik és túl lokalizáltak. Mire az instabilitás hallható vízkalapácsot vagy mérhető teljesítménycsökkenést okoz, a cső már megsérült.
Az akusztikus emisszió-figyelés észleli az instabilitást annak kezdetén, figyelve a nagy{0}}frekvenciás feszültséghullámokat, amelyek akkor keletkeznek, amikor az oszcilláló kondenzátum interfész hozzáütközik a cső falához. A technika nem-invazív, normál működés közben is alkalmazható, és korai figyelmeztetést ad az instabilitás kialakulására.
Az akusztikus kibocsátás elve
Amikor egy mozgó folyadék határfelület nekiütközik a cső falának, az ütközés feszültséghullámot generál, amely a cső anyagán keresztül terjed. A hullám a frekvencia széles spektrumát tartalmazza, a hallhatótól (20 kHz alatti) az ultrahangosig (100 kHz felett). Az ultrahangos alkatrészek különösen diagnosztikusak, mivel nem szennyezik őket a környezeti zaj.
Egy akusztikus emissziós érzékelő -egy piezoelektromos jelátalakító, amely a cső külső felületéhez van csatlakoztatva-érzékeli ezeket a feszültséghullámokat. Az érzékelő jelét felerősítik, szűrik és elemzik az interfész instabilitásának jellegzetes jeleit keresve: az oszcillációs frekvenciának megfelelő keskeny frekvenciasávot, az interfész felfelé és lefelé történő mozgása során az amplitúdómodulációt, valamint a gőz áramlási sebességével és a kondenzátum szintjével való korrelációt.
Az érzékelő a csőhöz van rögzítve a kondenzátum interfész hozzávetőleges helyén, amelyet hőképalkotás vagy ultrahangos szintérzékelés azonosít. A cső hossza mentén több érzékelő képes nyomon követni az interfész helyzetét és annak mozgási tartományát.
| Akusztikus emissziós paraméter | Stabil áramlás | Instabilitás fejlesztése | Súlyos instabilitás |
|---|---|---|---|
| Frekvenciatartalom | Szélessávú, alacsony amplitúdójú | Keskeny csúcs 2-8 Hz-en | Erős csúcs; felharmonikusok jelen vannak |
| RMS jel amplitúdója (relatív) | 1.0 (alapvonal) | 3-10× alapvonal | 10-50× alapvonal |
| Amplitúdó moduláció | Egyik sem | Időszakos; korrelál az áramlással | Erős periodikus moduláció |
| Az interfész helyzetének stabilitása | ±5 mm | ±15-30 mm | ±50+ mm |
| Fennáll a csőfáradás okozta károsodás veszélye | Elhanyagolható | Alacsony (hónaptól évekig) | Magas (hetektől hónapokig) |
| Javasolt intézkedés | Folytassa a megfigyelést | Állítsa be a gőznyomást vagy a szintszabályozást | Azonnali korrekciós intézkedés |
Korrekciós intézkedések a diagnózis alapján
Ha az akusztikus emisszió figyelése kialakuló instabilitást észlel, korrekciós intézkedéseket lehet tenni, mielőtt a cső megsérülne. A korrekciós intézkedés az instabilitás okától függ.
Ha az instabilitást a csőátmérőhöz képest túl nagy gőzsebesség és a kondenzátum terhelés okozza, a gőznyomás csökkentése vagy az aktív csövek számának növelése az instabilitási küszöb alá csökkenti a sebességet. Ha az instabilitást a nem megfelelő méretű vagy hibás gőzleválasztó miatti ingadozó kondenzvízszint okozza, a csapda javítása vagy cseréje stabilizálja a szintet. Ha az instabilitást a gőzellátás és a kondenzátum visszatérő közötti oszcilláló nyomáskülönbség okozza, a nyomásszabályozó hurkok stabilizálása megoldja a problémát.
A javító intézkedések után az akusztikus emisszió figyelése megerősíti, hogy az instabilitás megszűnt. A megfigyelés ezután időszakonként -negyedévente vagy-félévente- folytatódhat a folyamatos stabil működés ellenőrzése érdekében.
Kifejezetten PTFE-re történő alkalmazás
A PTFE csövek kiváló akusztikus emissziós hullámvezetők a kívánt frekvenciatartományban. A PTFE fémekhez képest alacsony akusztikus impedanciája jó kapcsolatot biztosít a folyadék-nyomásimpulzusa és a csőfal vibrációja között. A jel csillapítása a cső mentén mérsékelt, lehetővé téve a hozzáférhető csőszakaszokon elhelyezett érzékelők számára, hogy észleljék a több méterrel távolabb eső instabilitást a bemerített szakaszokban.
A technika non-invazív jellege különösen értékes a PTFE hőcserélők esetében, ahol a csövek működés közben nem érhetők el belső ellenőrzés céljából. Az akusztikus monitorozás a nyomáshatár áthatolása vagy a termelés megszakítása nélkül nyújt információt a belső áramlási viszonyokról.
Összegzés
Az akusztikus kibocsátás-ellenőrzés a gőz{0}}folyamatfolyadék interfészének instabilitását diagnosztizálja függőleges PTFE-hőcserélőkben az oszcilláló kondenzátum-interfész által keltett ultrahangos feszültséghullámok észlelésével. A technika korai figyelmeztetést biztosít az instabilitás kialakulására, még mielőtt a cső kifáradása károsodást okozna, és lehetővé teszi a korrekciós intézkedéseket a gőznyomás beállításával, a csapda karbantartásával vagy a nyomásszabályozás stabilizálásával.
A nem-invazív módszer jól-alkalmas PTFE-csövekhez, amelyek jó akusztikus csatolást biztosítanak, és lehetővé teszik a hozzáférhetetlen bemerített szakaszok megfigyelését. Az időszakos akusztikus felügyelet integrálható a függőleges PTFE hőcserélő berendezések prediktív karbantartási programjába.
Mérnöki támogatás az akusztikus emisszió figyelésének beállításához és értelmezéséhez specifikus PTFE hőcserélő konfigurációkban a csőméretek, a gőznyomás, a kondenzvízrendszer kialakításának és a megfigyelt teljesítmény-ingadozások benyújtásával érhető el.
