Den gradvise ytelsesnedgangen
En PTFE-varmeveksler som en gang holdt badetemperaturen med 60 % dampventilåpning, krever nå 85 % åpning for samme oppgave. Damptrykket er uendret. Prosess-sidetemperaturen og strømningshastigheten er normale. Kondensatet renner uten problemer. Ytelsesnedgangen antyder en gradvis økning i strømningsmotstanden på dampsiden.
Delvis rørblokkering er den sannsynlige årsaken. Rester fra damprøret-rørskala, faste stoffer fra kjelen, fragmenter av forringede pakninger-kommer inn i varmevekslerhodet og setter seg inn i individuelle rørinntak. Hvert blokkert rør fjerner en brøkdel av den totale varmeoverføringsoverflaten. De gjenværende rørene må håndtere full varmebelastning, og krever høyere dampstrøm per rør og høyere damptrykkfall over bunten.
Blokkeringen er usynlig fra utsiden. Rørene virker identiske enten de flyter eller er blokkerte. Differensialtrykkmåling over dampinnløpet og kondensatutløpet gir en ikke-invasiv metode for å oppdage og kvantifisere blokkeringen.
Differensialtrykkprinsippet
Damp som strømmer gjennom en rørbunt opplever et trykkfall. Trykkfallet er proporsjonalt med strømningshastigheten i kvadrat (for turbulent strømning) og omvendt proporsjonalt med antall rør i parallell. Når rørene blir blokkert, øker strømmen per gjenværende rør, og det totale trykkfallet over bunten øker for samme totale dampstrøm.
Grunnlinjedifferansetrykket etableres når varmeveksleren er ny eller etter rengjøring. Grunnlinjemålingen registreres ved en kjent dampstrømningshastighet og -trykk. Etterfølgende målinger sammenlignes med denne grunnlinjen under de samme driftsforholdene.
En økning i differensialtrykket på mer enn 15-20 % over baseline, med alle andre forhold like, indikerer betydelig rørblokkering. En økning på mer enn 50 % antyder at 20-30 % av rørene kan være blokkert.
Tabell 1: Differensialtrykktolkning for PTFE varmevekslerrørbunter
| Differensialtrykkendring fra baseline | Anslått blokkerte rør (%) | Ytelsespåvirkning | Anbefalt handling |
|---|---|---|---|
| < 10% | < 5% | Ubetydelig | Fortsett overvåking |
| 10-20% | 5-10% | Mindre; merkbar ved høy etterspørsel | Planlegg inspeksjon ved neste vedlikehold |
| 20-40% | 10-20% | Moderat; økt dampforbruk | Inspiser og rengjør ved neste anledning |
| 40-70% | 20-30% | Betydelig; kan ikke oppfylle toppplikt | Prioriter inspeksjon og rengjøring |
| > 70% | > 30% | Alvorlig; kan ikke oppfylle designplikt | Umiddelbar inspeksjon og rengjøring |
Tolkning forutsetter konstant damptilførselstrykk og prosess-sideforhold. Endringer i disse parameterne må kompenseres før tabellen tas i bruk.
Utføre differensialtrykkmålingen
Differensialtrykk måles mellom en trykkkran på dampinntaksrøret og en trykkkran på kondensatutløpsrøret. Kranene bør installeres under innledende fabrikasjon. For eksisterende installasjoner uten kraner, kan midlertidige koblinger ved eksisterende målerporter eller ventilasjonskoblinger brukes.
Målingen krever en differensialtrykkmåler eller transmitter med et område som passer for det forventede trykkfallet -vanligvis 0-1 bar for de fleste PTFE-varmevekslerbunter. Måleren bør kalibreres og målingen registreres ved steady-state driftsforhold.
Målingen er mest diagnostisk når den utføres med en jevn dampstrømhastighet. Strømningshastigheten kan utledes fra kondensatets strømningshastighet eller beregnes fra varmebelastningen. En reguleringsventilposisjon kan tjene som en grov proxy hvis ventilkarakteristikkene er kjent.
Lokalisere blokkeringen
En total differensialtrykkmåling over bunten bekrefter at blokkering eksisterer, men identifiserer ikke hvilke rør som er blokkert. Lokalisering krever ytterligere diagnostiske trinn.
Infrarød termografi av rørbunten, der den er tilgjengelig, identifiserer kalde rør som ikke mottar noen dampstrøm-som er kjennetegnet på fullstendig blokkering. Delvis blokkerte rør kan vise en redusert temperatur sammenlignet med helt åpne rør.
Individuell rørstrømstesting, hvis header-designet tillater tilgang til individuelle rørinntak, gir definitiv identifikasjon. Hvert rør er isolert og testet for strømningskapasitet ved bruk av trykkluft eller vann ved kontrollert trykk. Rør med betydelig høyere trykkfall enn buntgjennomsnittet er delvis blokkert.
Undersøkelse av ruskkilder
Tilbakevendende rørblokkering indikerer en systemisk ruskkilde som bør identifiseres og elimineres. Dampsiler oppstrøms varmeveksleren bør inspiseres. Hvis siler mangler eller er skadet, kan rusk fra damprørene nå rørinntakene.
Kjeleoverføring-vanndråper medført i damp som frakter oppløste faste stoffer-kan avsette faste stoffer inne i rørene når vannet fordamper. Forbedret dampseparasjon ved kjelen reduserer denne kilden.
Korrosjonsrester fra oppstrøms damprør, spesielt fra seksjoner som ikke er rustfritt stål, flasser av og beveger seg med dampen. Utskifting av korroderte rør eller installasjon av siler av tilstrekkelig størrelse adresserer denne kilden.
Sammendrag
Delvis rørblokkering i PTFE-varmevekslere diagnostiseres ved å sammenligne damp-sidedifferensialtrykket over bunten med den rene grunnlinjen. Økninger over 15-20% indikerer betydelig blokkering. Lokalisering av blokkerte rør bruker infrarød termografi eller individuell rørstrømstesting.
Gjentatte blokkeringer krever undersøkelse av dampsystemet for avfallskilder-mangelfulle siler, overføring av kjele eller oppstrøms rørkorrosjon. Å eliminere ruskkilden er den langsiktige-løsningen.
Teknisk støtte for oppsett av differensialtrykkmåling og blokkeringsdiagnose er tilgjengelig ved innsending av buntkonfigurasjon, dampforhold, grunnlinjetrykkdata og eventuelle observerte ytelsestrender.
